[發明專利]一種帶有鞘氣約束的弧形陣列靜電紡絲噴頭

有效

• 申請號: 201811315128.1
• 申請日: 2018-11-06
• 公開（公告）號: CN109267160B
• 公開（公告）日: 2019-12-27
• 發明（設計）人: 鄭高峰;姜佳昕;莊明鳳;鄭建毅;柳娟;劉益芳
• 申請（專利權）人: 廈門大學
• 主分類號: D01D5/00
• 分類號: D01D5/00;D01D13/02
• 代理公司: 35200 廈門南強之路專利事務所(普通合伙)
• 代理人: 馬應森

一種帶有鞘氣約束的弧形陣列靜電紡絲噴頭，設有上蓋板、針頭安裝板、導電板、支撐板、針頭陣列和氣罩；上蓋板設進液孔，上蓋板與供液裝置連接；針頭安裝板為階梯結構，階梯結構的高度差與對應位置針頭的高度差一致；導電板與高壓電源正極相連；支撐板與導電板配合，支撐板設支撐板通孔，與導電板上的孔等大同軸分布；針頭陣列設按弧形陣列排布的針頭，針頭陣列中間位置的針頭位于最低點，針頭陣列的兩側針頭對稱排布；氣罩設有兩個進氣孔，氣罩通過導氣管與供氣裝置相連。可減小靜電紡絲多射流噴頭之間的電場抑制干涉及多射流之間的靜電干擾，提高多射流密度和噴射穩定性，提高靜電紡絲納米纖維沉積效率，實現大面積均勻納米纖維膜的快速成型。

技術領域

本發明涉及靜電紡絲領域，尤其是涉及一種帶有鞘氣約束的弧形陣列靜電紡絲噴頭。

背景技術

作為一種微納米纖維制造技術，靜電紡絲以其設備簡易、操作可控、原料廣泛、成本低廉等優點，已經引起學者乃至工業領域的廣泛關注。傳統的單噴嘴靜電紡絲效率非常低，僅為0.1g/h左右，限制了電紡納米纖維產量的提升。實現直徑均勻、孔隙率高納米纖維膜的快速、批量化沉積制備是其應用研究的重點，也是靜電紡絲技術產業化推廣的重要前提。而探究高密度多射流噴射控制策略已成為批量化靜電紡絲的關鍵。多針批量化靜電紡絲是提高纖維產量最直接的方式，并且采用噴嘴可以有效抑制帶電射流的自由表面漂動，提高纖維分布均勻性。其缺點在于相鄰噴嘴間的排斥和不同噴嘴處的不均勻電場會導致射流難以持續穩定噴射(Theron S A,Yarin A L,Zussman E,et al.Multiple jets inelectrospinning:experiment and modeling[J].Polymer,2005,46(9):2889-2899)。因此，減弱多射流間的排斥干擾，提高射流密度已經成為多針批量化靜電紡絲的研究重點。

發明內容

本發明的目的在于提供可減小靜電紡絲多射流噴頭之間的電場抑制干涉及多射流之間的靜電干擾，提高多射流密度和噴射穩定性，促進射流溶劑揮發，改善納米纖維質量，輔助鞘氣對射流提供額外的拉伸與約束作用，減小電紡納米纖維直徑，提高靜電紡絲納米纖維沉積效率，可實現大面積均勻納米纖維膜快速成型的一種帶有鞘氣約束的弧形陣列靜電紡絲噴頭。

本發明設有上蓋板、針頭安裝板、導電板、支撐板、針頭陣列和氣罩；

所述上蓋板設有進液孔，上蓋板通過軟管與供液裝置連接，保證紡絲溶液的可控定量供給，均勻流入各個紡絲針頭；

所述針頭安裝板為階梯結構，階梯結構的高度差與對應位置針頭的高度差一致，每個階梯上設有與針頭陣列對應位置的凸臺，凸臺與針頭內孔過盈配合，針頭安裝板內部為弧形槽，弧形槽與上蓋板組成溶液槽，給紡絲溶液充分的緩沖流動空間，針頭安裝板上與針頭陣列對應位置設有通孔流道，用于實現各個紡絲針頭均勻供液；

所述導電板與高壓電源正極相連，用于提供空間高壓電場，導電板為階梯結構，階梯高度差與對應位置針頭高度差一致，在針頭對應位置設有導電板通孔，保證上表面與針頭的錐臺部分穩定接觸，每個針頭都可良好導電；

所述支撐板與導電板配合，支撐板設有支撐板通孔，與導電板上的孔等大同軸分布，便于針頭的安裝與固定，避免發生針頭脫落或導電不良等問題；

所述針頭陣列設有按弧形陣列排布的針頭，針頭陣列中間位置的針頭位于最低點，針頭陣列的兩側針頭對稱排布；

所述氣罩設有兩個進氣孔，氣罩通過導氣管與供氣裝置相連，利用調壓閥控制氣體流量和壓強的大小，氣罩的底面為弧面，氣罩的底面設有與針頭位置對應的同軸氣孔，針頭伸出氣罩1～3mm，輔助氣體從進氣孔流入，經過氣罩的氣流槽的緩沖作用后從各個同軸氣孔均勻流出，對射流形成鞘氣約束和拉伸。

所述進液孔可設有2～4個。

所述針頭可采用7～15個不銹鋼點膠針頭，針頭間高度差可為0～8mm不等，針頭間距可為5～20mm。