[發明專利]一種多噴頭靜電紡絲集成裝置及方法

有效

• 申請號: 202210194170.2
• 申請日: 2022-03-01
• 公開（公告）號: CN114622291B
• 公開（公告）日: 2023-10-24
• 發明（設計）人: 韓雯雯;陳宏波;劉海超;梁輝;汪傳生;楊衛民
• 申請（專利權）人: 青島科技大學
• 主分類號: D01D5/00
• 分類號: D01D5/00
• 代理公司: 北京匯捷知識產權代理事務所(普通合伙) 11531
• 代理人: 武貴

本發明屬于靜電紡絲技術領域，公開了一種多噴頭靜電紡絲集成裝置及方法，所述多噴頭靜電紡絲集成裝置設置有母噴頭外套筒；所述母噴頭外套筒整體為上大下小圓柱回轉結構，上側設置有進料口，母噴頭芯體布置在母噴頭外套筒內部；所述母噴頭芯體下部圓周上分布多個螺紋通孔，每個螺紋通孔上各安裝一個一級子噴頭；所述一級子噴頭中心為螺紋通孔，中上部外表面為外螺紋結構，下部為向外延伸的外錐面，稱為一級外錐面；所述一級子噴頭中間部分布置有3～6個流量調節孔，連通一級子噴頭內外螺紋，所述流量調節孔下端至一級外錐面小端為止；所述一級子噴頭下表面設置有內六角槽。本發明能夠提高靜電紡絲單位面積射流密度和超細纖維生產效率。

技術領域

本發明屬于靜電紡絲技術領域，尤其涉及一種多噴頭靜電紡絲集成裝置及方法。

背景技術

靜電紡絲是聚合物溶液或者熔體在強電場作用下形成射流，溶劑揮發或者射流固化形成超細纖維的技術。作為一種特殊的纖維制造工藝，靜電紡絲技術可以生產出納米級直徑的聚合物纖維，被認為是具有工業化前景的超細纖維制備方法之一。

在靜電紡絲法批量化制備超細纖維的研究過程中，如何提高單位面積的射流密度是亟待解決的關鍵問題之一，錐面噴頭可以在其環形尖端同時產生數十根射流，相比較針頭式噴頭效率提升了幾十倍，但是在錐面噴頭的內部大面積區域沒有射流，使得錐面噴頭在單位面積上的射流密度仍然較低，產業化道路受限。所以，需要進一步提高靜電紡絲裝置單位面積射流密度，提高纖維的生產效率，解決靜電紡絲產業化中技術難點。

內外雙層錐面熔體微分靜電紡絲技術的提出在一定程度上改善了上述矛盾，其是將錐面噴頭環形尖端增加為內外兩層，從而提高單位面積的射流密度，但是在噴頭內部仍然存在大面積的無絲區域，效果仍然不理想。

通過上述分析，現有技術存在的問題及缺陷為：在靜電紡絲法批量化制備超細纖維的研究過程中，采用錐面噴頭技術可以有效提高纖維產量，但是只在其環形尖端有射流產生，而在錐面噴頭的內部大面積區域沒有射流，雙層錐面靜電紡絲技術一定程度上可以提高射流密度，但是對于產業化來說，其在單位面積上的射流密度仍然較低，產業化道路受限。

解決以上問題及缺陷的難度為：在超細纖維的批量化制備中，采用錐面噴頭技術能實現單噴頭纖維產量極大提升，但是該技術是只在環形尖端一圈產生纖維，在產業化道路中，采用錐面噴頭矩陣技術提高產量時，產品纖維布呈現出圈狀痕跡，纖維分布不均勻，影響產品質量，雙層錐面噴頭同樣存在這個問題，并且內外錐面熔體均勻性難以保證，增加層數后此問題會更加明顯。

解決以上問題及缺陷的意義為：本發明提出的多噴頭靜電紡絲集成裝置將錐面靜電紡絲技術“化整為零”，在錐面噴頭環狀尖端內部布置較小噴頭，較小噴頭還可以嵌套更小噴頭，從而把錐面噴頭內部的空間充分利用，并且對嵌套結構進行了創新設計，可以方便的調節不同錐面上紡絲液的厚度，使纖維直徑均勻一致，進而在產業化過程中，提高纖維膜的一致性，改善產品質量。

發明內容

為克服相關技術中存在的問題，本發明公開實施例提供了一種多噴頭靜電紡絲集成裝置及方法。所述技術方案如下：

本發明是這樣實現的，一種多噴頭靜電紡絲集成裝置，所述多噴頭靜電紡絲集成裝置設置有：

母噴頭外套筒；

所述母噴頭外套筒整體為上大下小圓柱回轉結構，上面一側設置有進料口，母噴頭芯體布置在母噴頭外套筒內部；

所述母噴頭外套筒下端逐漸變薄直至形成環形尖端，所述母噴頭芯體下部分為膨大結構，與所述母噴頭外套筒下部分內側配合形成環形狹縫；

所述母噴頭芯體下部圓周上均勻分布多個螺紋通孔，每個螺紋通孔上各安裝一個一級子噴頭；

所述一級子噴頭中心為螺紋通孔，中上部外表面為外螺紋結構，下部為向外延伸的外錐面，稱為一級外錐面；