[發(fā)明專利]一種氣流輔助靜電紡絲噴頭及其使用方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010035821.4
• 申請(qǐng)日: 2020-01-14
• 公開（公告）號(hào): CN111005078A
• 公開（公告）日: 2020-04-14
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 何建新;元蘋平;孫曉艷;周玉嫚;于文;祁琳雅;陳元昆;岳萬(wàn)里;劉春暉;廖熙;張一敏
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中原工學(xué)院
• 主分類號(hào): D01D5/00
• 分類號(hào): D01D5/00;D01F6/18
• 代理公司: 鄭州優(yōu)盾知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 41125
• 代理人: 冉珊敏

本發(fā)明屬于納米纖維制備領(lǐng)域，特別是指一種氣流輔助靜電紡絲噴頭及其使用方法。包括噴頭主體，噴頭本主體中部設(shè)有主儲(chǔ)液室，儲(chǔ)液室兩側(cè)設(shè)有儲(chǔ)氣室，噴頭主體上方設(shè)有上端蓋、左側(cè)設(shè)有左端蓋、右側(cè)設(shè)有右端蓋。本發(fā)明的一種氣流輔助靜電紡絲噴頭制備的納米纖維產(chǎn)量顯著提高，能夠?qū)崿F(xiàn)納米纖維紗線的產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)。并且值得一提的是在氣流力的作用下，纖維直徑明顯變細(xì)，因此制備的納米纖維應(yīng)用更廣泛。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于納米纖維制備領(lǐng)域，特別是指一種氣流輔助靜電紡絲噴頭及其使用方法。

背景技術(shù)

伴隨著納米技術(shù)的不斷發(fā)展，靜電紡絲因其可以制備出納米級(jí)的纖維成為當(dāng)今研究的熱點(diǎn)之一。靜電紡絲是一種借助于高壓電場(chǎng)作用，對(duì)聚合物溶液進(jìn)行拉伸，制備大比表面積、高孔隙率、高表面能及高活性納米纖維的一種技術(shù)。靜電紡絲由于其制造設(shè)備簡(jiǎn)單、紡絲成本較低、可紡物質(zhì)范圍較廣、工藝流程可控等諸多優(yōu)點(diǎn)，現(xiàn)今已經(jīng)成為有效制備納米纖維材料的主要途徑之一。但是傳統(tǒng)的靜電紡絲法制備的納微米纖維材料產(chǎn)量低，不易于批量生產(chǎn)，針對(duì)現(xiàn)階段靜電紡絲技術(shù)從實(shí)驗(yàn)室走向工業(yè)化所面臨的一系列問題，開發(fā)可靜電紡絲制備納米纖維的原料和可批量化生產(chǎn)納米纖維的靜電紡絲裝置和方法成為當(dāng)前研究的熱點(diǎn)。

基于電場(chǎng)力和氣流雙重作用的靜電紡絲技術(shù)是一種新型的納米纖維制備技術(shù)，可以大大提高納米纖維的生產(chǎn)效率。因此本發(fā)明提供了實(shí)現(xiàn)這一方式的噴頭，目的在于打破傳統(tǒng)，擴(kuò)大靜電紡絲工藝的規(guī)模。具體形成過程如下：氣流力產(chǎn)生的拽力作用下，使單位時(shí)間噴出的溶液流量增加，提高了工作效率，有利于實(shí)現(xiàn)大規(guī)模批量生產(chǎn)。加入了氣流場(chǎng)的霧化作用，使可牽伸成纖的液滴數(shù)量增加，利用氣流場(chǎng)使高聚物霧化為大量小液滴，霧滴在氣流力和電場(chǎng)力的共同作用下被牽伸細(xì)化為納米纖維。并且采用無(wú)針頭的多孔供液噴嘴，擺脫了傳統(tǒng)針頭靜電紡的束縛。相較于傳統(tǒng)的靜電紡絲，有明顯的優(yōu)勢(shì)。

發(fā)明內(nèi)容

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提出一種氣流輔助靜電紡絲噴頭及其使用方法。

本發(fā)明的技術(shù)方案是這樣實(shí)現(xiàn)的：

一種氣流輔助靜電紡絲噴頭，包括噴頭主體，噴頭本主體中部設(shè)有儲(chǔ)液室，儲(chǔ)液室兩側(cè)設(shè)有儲(chǔ)氣室，噴頭主體上方設(shè)有上端蓋、左側(cè)設(shè)有左端蓋、右側(cè)設(shè)有右端蓋。

所述儲(chǔ)液室下方設(shè)有液體出口，儲(chǔ)氣室下方設(shè)有氣體出口。

所述上端蓋中部設(shè)有進(jìn)液孔，進(jìn)液孔與儲(chǔ)液室相連通，左端蓋上設(shè)有兩個(gè)左進(jìn)氣口，左端蓋上設(shè)有兩個(gè)右進(jìn)氣口，左進(jìn)氣口和右進(jìn)氣口分別與儲(chǔ)氣室的兩端口相連通。一旦紡絲液從液體出口擠出，就會(huì)被這兩股氣體所形成的氣流場(chǎng)的影響而迅速的拉伸變細(xì)，最終沉積在接收板上，兩股氣體射流從開始接觸直至完全合并成單股射流，之后射流以單股射流的形式流動(dòng),在這過程中加大射流速度，加速液滴的霧化。

所述進(jìn)液孔和儲(chǔ)液室設(shè)置在噴頭主體的正中間，并且上下貫通，有利于高聚物的快速供應(yīng)。

所述液體出口為均勻排列直徑為0.5mm的5組小孔；氣體出口為左右對(duì)稱的兩個(gè)寬度為 0.4mm 的狹槽通道。避免了尖端效應(yīng)，也可保證液滴的完全牽伸，提高納米線的質(zhì)量。

上述的氣流輔助靜電紡絲噴頭的使用方法，步驟為：將濃度為8-15wt%紡絲溶液推注泵供應(yīng)到儲(chǔ)液室中，供應(yīng)速率為30-70ml/h，氣壓為0.1MPa-0.5MPa，接收距離為50cm，溫度為室溫，紡絲溶液從噴頭的噴絲孔擠出，紡絲液在氣流力和電場(chǎng)力的共同作用下形成納米纖維氈。

本發(fā)明具有以下有益效果：

（1）本申請(qǐng)的噴頭借助電場(chǎng)力和氣流力的雙重作用將聚合物射流牽伸成絲，具體的形成過程為首先在氣流力的作用下將聚合物進(jìn)行霧化，形成的納米纖維在氣流的定向控制下沉積在滾筒式接收裝置上。進(jìn)而得到很多較小半徑的霧滴顆粒，然后在電場(chǎng)力的作用下將這些霧滴牽伸成納米纖維，大大提高了納米纖維的產(chǎn)量。