[實用新型]一種圓盤形無針式靜電紡絲裝置

有效

• 申請號: 202020010339.0
• 申請日: 2020-01-03
• 公開（公告）號: CN211771676U
• 公開（公告）日: 2020-10-27
• 發明（設計）人: 魏亮;孫潤軍;劉呈坤;毛雪;董子靖;董潔
• 申請（專利權）人: 西安工程大學
• 主分類號: D01D5/00
• 分類號: D01D5/00
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責任公司 61200
• 代理人: 李曉曉

本實用新型公開的一種圓盤形無針式靜電紡絲裝置，屬于紡織機械和納米纖維產業化制備技術領域。包括紡絲液供料系統、噴頭、直線往復系統、金屬輥筒、高壓電源和自動控制系統；圓盤形無針式的噴頭能夠盛裝高聚物紡絲液，當紡絲溶液溢滿噴頭時，噴頭的碟形邊能夠使紡絲溶液邊緣處呈現一定液面弧度，施加電壓后紡絲溶液受到的電場力克服溶液表面張力和粘滯阻力，形成許多微小的“泰勒錐”，從而在噴頭碟形邊緣處形成多根射流，噴頭直線往復移動，使制備的納米纖維均勻的沉積在旋轉的金屬輥筒上，制備出均勻的納米纖維膜。該裝置結構設計合理，能夠通過空間對稱的電場形成均勻、穩定的多射流，自動化程度高，能夠實現納米纖維的批量生產。

技術領域

本實用新型屬于紡織機械和納米纖維產業化制備技術領域，具體涉及一種圓盤形無針式靜電紡絲裝置。

背景技術

隨著納米材料領域的興起，納米纖維的制備技術及應用研究成為當前纖維材料的研究熱點。而靜電紡絲技術是目前制備納米纖維行之有效的方法。由于其裝置簡單、操作方便和成本經濟，成為眾多纖維材料研究人員青睞技術方法。一直以來，紡織纖維原料主要是天然纖維和合成纖維，其纖維直徑屬于微米級別，使得最終紡織品功能性不能得到有效提升。采用靜電紡絲技術能夠制備亞微米甚至是納米級別的纖維，隨著纖維直徑尺度的顯著降低，纖維可以顯示出比表面積大、纖維細和孔隙率高等特點。與傳統紡織纖維原料相比，利用亞微米或納米纖維作為紡織原料亦或是將亞微米或納米纖維與傳統紡織纖維相結合來制備紡織制品，必將會使其功能性得到顯著改善，同時，當前已有的研究表明納米纖維以其優異的特性在空氣過濾、水處理、傷口敷料、組織工程支架材料、傳感器及儲能材料等領域具有廣闊的應用前景。

傳統靜電紡絲裝置是單針頭靜電紡絲系統，其紡絲裝置較為簡單，主要包括微量注射泵、醫用注射器、平口金屬針頭、高壓電源發生器和平面金屬接收板。聚合物溶液貯存于醫用注射器內，平口金屬針頭與醫用注射器連接，醫用注射器放置于微量注射泵上，通過調節微量注射泵的參數可以控制溶液流量，高壓電源的正極與金屬針頭連接，平面金屬接收板接地。因此，在金屬針頭與金屬接收板之間就形成高壓電場區域，當施加電壓逐漸增大，溶液所受到的靜電力也逐漸增加，當溶液所受靜電力與溶液自身表面張力和粘滯阻力的合力相平衡時，就會在金屬針頭的尖端形成微小的“泰勒錐”，此時，進一步增大施加電壓，在“泰勒錐”的尖端就會形成一根射流，由于高壓電場作用，射流經過直線段和不穩定段的拉伸，同時射流中溶劑揮發，射流固化形成納米纖維沉積在金屬收集板上。

目前利用傳統單針頭靜電紡絲裝置主要存在以下問題：(1)納米纖維產量非常低，難以滿足納米纖維批量化應用需求；(2)紡絲針頭直徑小容易堵塞，不能保證紡絲的順利進行；(3)紡絲結束后針頭難以清理。

無針式靜電紡絲技術作為一種新型靜電紡絲技術能夠有效解決單針頭靜電紡絲裝置所存在的問題，該技術能夠同時形成多根射流從而極大提高靜電紡絲效率并顯著提升納米纖維的產量。對于無針式靜電紡絲技術，目前雖然已有相關研究，但仍然存在一些問題。中國實用新型專利201610629977.9公開一種直線形槽狀無針式靜電紡絲裝置，該噴頭是直線形槽狀銅桿，因此噴頭上的電場分布不均勻，這會導致納米纖維直徑不均勻增加，從而影響到納米纖維制品的質量；中國實用新型專利201710044752.1公開了一種螺旋溝槽形靜電紡絲裝置，該裝置紡絲時能夠形成多根射流，提高納米纖維產量，但螺旋溝槽噴絲系統及相關部件的設計較為復雜，這在實際加工中存在諸多不便；中國實用新型專利201710046822.7公開了一種球形旋轉刷式批量化靜電紡絲裝置，該紡絲裝置同樣存在機械結構復雜的問題。

發明內容

為了解決上述現有技術中存在的缺陷，本實用新型的目的在于提供一種圓盤形無針式靜電紡絲裝置，結構設計合理，能夠通過空間對稱的電場形成均勻、穩定的多射流，自動化程度高，能夠實現納米纖維的批量生產。

本實用新型是通過以下技術方案來實現：

本實用新型公開了一種圓盤形無針式靜電紡絲裝置，包括紡絲液供料系統、噴頭、直線往復系統、金屬輥筒、高壓電源和自動控制系統；