[發(fā)明專利]一種基于矩形葉片的放射狀電紡噴嘴

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201810504595.2
• 申請日: 2018-05-21
• 公開（公告）號: CN110512292B
• 公開（公告）日: 2023-02-17
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 劉延波;劉健
• 申請（專利權(quán)）人: 武漢紡織大學(xué)
• 主分類號: D01D5/00
• 分類號: D01D5/00
• 代理公司: 北京尚誠知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11322
• 代理人: 顧小曼

本發(fā)明涉及一種基于矩形葉片的放射狀電紡噴嘴，屬于納米纖維制備領(lǐng)域，包括放射狀噴絲口和圓柱管。放射狀噴絲口由圓周均布的多個(gè)結(jié)構(gòu)相同的矩形葉片組成，每個(gè)矩形葉片向外側(cè)張開成一定角度呈放射狀，放射狀噴絲口和圓柱管連接緊密順暢，可實(shí)現(xiàn)紡絲流體的無障礙輸運(yùn)。本發(fā)明涉及的基于矩形葉片的放射狀電紡噴嘴內(nèi)徑大，有利于避免針頭堵塞問題，可以對高濃度的紡絲溶液體系進(jìn)行靜電紡絲；具有矩形葉片的放射狀噴絲口有穩(wěn)定液滴的作用，同時(shí)增大了噴絲液面面積，能夠產(chǎn)生多個(gè)紡絲射流，有利于增大紡絲產(chǎn)量；可利用注射泵實(shí)現(xiàn)密閉可控供液，溶劑不易揮發(fā)；矩形葉片具有尖端效應(yīng)，能夠降低能耗；另外，基于矩形葉片的放射狀電紡噴嘴可用于交流電紡。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種電紡噴嘴，特別是一種基于矩形葉片的放射狀電紡噴嘴，屬于納米纖維制備領(lǐng)域。

背景技術(shù)

靜電紡絲是通過高壓直流電源產(chǎn)生的電場力拉伸聚合物溶液或熔體來制備納米纖維的方法，是目前制備納米纖維的最有效技術(shù)之一。溶液靜電紡絲裝置可以采用單個(gè)金屬毛細(xì)針管作為紡絲頭實(shí)現(xiàn)紡絲，如專利200420020596.3、200410025622.6等所公開的技術(shù)。但是，由于傳統(tǒng)單個(gè)金屬毛細(xì)針管靜電紡絲產(chǎn)率較低，無法滿足工業(yè)化需求，成為制約其發(fā)展的瓶頸問題。

Theron等將多個(gè)金屬毛細(xì)針管按照直線排列或矩形排列的方式組成多針頭靜電紡絲裝置[S.A.THERON，A.L.YARIN，E.ZUSSMAN，E.KROLL.Multiple jets inelectrospinning：experiment and modeling.Polymer，2005，46(9)：2889-2899.]，國內(nèi)及國際上也出現(xiàn)了很多類似專利，如200420107832.5、201510278266.7、WO2007035011等所公開的技術(shù)。多針頭靜電紡絲技術(shù)噴絲位置可控、喂液量可控、噴絲過程穩(wěn)定，在產(chǎn)量上相比于單針頭靜電紡絲有了大幅提高，但是傳統(tǒng)金屬毛細(xì)針管內(nèi)徑小，針頭易堵塞，且不方便清洗，這從根本上阻礙了多針頭靜電紡絲工業(yè)化的進(jìn)程。為此，研究人員提出了大量無針頭靜電紡絲的技術(shù)與設(shè)備，比如：WO2005024101公開的第一代“納米蜘蛛”、Lin Tong等人的螺旋線圈靜電紡絲裝置[WANG X，NIU H，WANG X，LIN T.Needleless electrospinning ofuniform nanofibers using spiral coil spinnerets[J].Journal of Nanomaterials，2012，2012(10)：3-9.]、何吉?dú)g等人的氣泡靜電紡絲技術(shù)[HE J H，LIU Y，XU L，etal.Biomimic fabrication of electrospun nanofibers with high-throughput[J].Chaos，Solitons and Fractals，2008，37：643-651.]等。與多針頭靜電紡絲技術(shù)相比，上述無針頭靜電紡絲技術(shù)具有無堵塞、易清理且生產(chǎn)效率大幅提高等優(yōu)勢。但是，該類無針頭靜電紡絲方法仍存在眾多共性問題：紡絲發(fā)射極大多為無尖端型面，且加壓面積大，要激發(fā)泰勒錐需要更高的電壓，從而導(dǎo)致能耗高；其次，由于是液體表面自由重組形成噴射流，所以泰勒錐產(chǎn)生的位置和狀態(tài)不可控，所得纖維粗細(xì)不勻、產(chǎn)品質(zhì)量難以控制；另外，無針頭靜電紡絲的發(fā)射極大都浸沒在開放式的紡絲液容器中(第二代納米蜘蛛除外，但其供液器的橫動(dòng)影響正常紡絲)，溶劑易揮發(fā)，溶液濃度發(fā)生改變，從而導(dǎo)致紡絲質(zhì)量不穩(wěn)定。針對無針頭靜電紡絲能耗高的問題，有研究人員提出了基于實(shí)心針[ZL201220297190.4]、尖端式[ZL201310186515.0]、鋸齒式[ZL201210347514.5]等靜電紡絲技術(shù)，此類紡絲頭具有尖端，紡絲臨界電壓以及生產(chǎn)能耗得到大幅度降低，但是仍然存在開發(fā)式供液造成的纖維質(zhì)量難以控制的問題。

發(fā)明內(nèi)容

針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是，提供一種基于矩形葉片的放射狀電紡噴嘴，解決傳統(tǒng)毛細(xì)針管式靜電紡絲裝置針頭堵塞、不便清洗以及無針頭靜電紡絲技術(shù)能耗高、開放式供液導(dǎo)致的纖維質(zhì)量難以控制等問題。