[發明專利]一種頂部為微分矩形葉片的喇叭狀電紡噴嘴

在審

• 申請號: 201810799412.4
• 申請日: 2018-07-19
• 公開（公告）號: CN108707981A
• 公開（公告）日: 2018-10-26
• 發明（設計）人: 劉延波;任倩;劉健
• 申請（專利權）人: 武漢紡織大學
• 主分類號: D01D5/00
• 分類號: D01D5/00
• 代理公司: 北京輕創知識產權代理有限公司 11212
• 代理人: 楊立;李航

本發明涉及一種頂部為微分矩形葉片的喇叭狀電紡噴嘴，屬于納米纖維制備技術領域，由圓柱管、喇叭口和微分矩形葉片組成。微分矩形葉片沿圓周均勻分布于喇叭口的大口頂部，喇叭口位于圓柱管的上部或下部，喇叭口的小口與圓柱管連接處的內徑相等且連接緊密、順暢，可實現紡絲流體的無障礙輸運。本發明涉及的頂部為微分矩形葉片的喇叭狀電紡噴嘴內徑大，有利于避免針頭堵塞問題，可以對高濃度紡絲溶液進行電紡；喇叭狀噴絲口頂部的微分矩形葉片有穩定液滴的作用，同時增大了噴絲液面面積，可產生多個紡絲射流，增大紡絲產量；其管式結構可實現密閉可控供液，溶劑不易揮發；喇叭口頂部的微分矩形葉片具有尖端，能夠產生更高場強，可降低能耗。

技術領域

本發明涉及一種電紡噴嘴，特別是一種頂部為微分矩形葉片的喇叭狀電紡噴嘴，屬于納米纖維制備技術領域。

背景技術

靜電紡絲是通過高壓直流電源產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之一。溶液靜電紡絲裝置可以采用單個金屬毛細針管作為紡絲頭實現紡絲，如專利200420020596.3、200410025622.6等所公開的技術。但是，由于傳統單個金屬毛細針管靜電紡絲產率較低，無法滿足工業化需求，成為制約其發展的瓶頸問題，因此，Theron等將多個金屬毛細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 jetsin electrospinning：experiment and modeling.Polymer，2005，46(9)：2889-2899.]，國內及國際上也出現了很多類似專利，如200420107832.5、201510278266.7、WO2007035011等所公開的技術。多針頭靜電紡絲技術噴絲位置可控、喂液量可控、噴絲過程穩定，在產量上相比于單針頭靜電紡絲有了大幅提高，但是由于各針頭之間存在庫侖斥力，造成中間場強小、兩端場強大并且兩側針頭的紡絲射流向外側偏移的Endeffect(邊緣效應)現象，導致纖維網從中間到兩邊厚度不勻等問題，另外，傳統金屬毛細針管內徑小，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化的進程。

隨后，研究人員提出了大量無針頭靜電紡絲的技術與設備，比如：WO2005024101公開的第一代“納米蜘蛛”、LinTong等人的螺旋線圈靜電紡絲裝置[WANG X,NIU H,WANG X,LIN T.Needleless electrospinning of uniform nanofibers using spiral coilspinnerets[J].Journal of Nanomaterials,2012,2012(10):3-9.]、何吉歡等人的氣泡靜電紡絲技術[HE J H，LIU Y，XU L，et al.Biomimic fabrication of electrospunnanofibers with high-throughput[J].Chaos，Solitons and Fractals，2008，37：643-651.]等。與多針頭靜電紡絲技術相比，上述無針頭靜電紡絲技術具有無堵塞、易清理且生產效率大幅提高等優勢。但是，該類無針頭靜電紡絲方法仍存在眾多共性問題：紡絲發射極大多為無尖端型面，且加壓面積大，要激發泰勒錐需要更高的電壓，從而導致能耗高；其次，由于是液體表面自由重組形成噴射流，所以泰勒錐產生的位置和狀態不可控，所得纖維粗細不勻、產品質量難以控制；另外，無針頭靜電紡絲的發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，但其供液器的橫動影響正常紡絲)，溶劑易揮發，溶液濃度發生改變，從而導致紡絲質量不穩定。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心針[ZL201220297190.4]、尖端式[ZL201310186515.0]、鋸齒式[ZL201210347514.5]等靜電紡絲技術，此類紡絲頭具有尖端，紡絲臨界電壓以及生產能耗得到大幅度降低，但是仍然存在開放式供液造成的纖維質量難以控制的問題。

發明內容