一種溶液微分靜電紡絲噴頭的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開一種溶液微分靜電紡絲噴頭，主要包括噴頭套筒、噴頭主軸、軸承、齒形帶及電機，其中噴頭主軸下部為一錐體，錐體外表面上有許多均布的微小分流槽，錐體內(nèi)部有一空腔，錐體外表面與水平線成60°角，內(nèi)表面與水平線成30°角，使錐體邊緣形成尖端，噴頭主軸與噴頭套筒通過軸承進行配合且形成密封，噴頭主軸可進行旋轉(zhuǎn)，且可上下調(diào)節(jié)位置，噴頭主軸上端通過齒形帶與電機連接，噴頭主軸在電機的帶動下實現(xiàn)旋轉(zhuǎn)。本發(fā)明一種溶液微分靜電紡絲噴頭，采用微分原理，利用噴頭表面分流槽對溶液進行分流，且噴頭主軸旋轉(zhuǎn)，即解決了溶液單噴針產(chǎn)量低的問題，又保證了泰勒錐的均勻，大大提高了靜電紡絲的效率，為溶液靜電紡絲工業(yè)化奠定了一定的基礎(chǔ)。
【專利說明】一種溶液微分靜電紡絲噴頭
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本發(fā)明涉及一種靜電紡絲裝置，屬于靜電紡絲領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著納米技術(shù)的升溫，利用靜電紡絲制備納米纖維成為當今研究熱點之一。靜電紡絲技術(shù)自發(fā)明以來，經(jīng)過近一百年的發(fā)展，在紡絲方法及紡絲材料上均有很大的進展，但對于溶液靜電紡絲而言，其產(chǎn)量低的缺陷始終制約著其產(chǎn)業(yè)化的進程。因此考慮如何提高產(chǎn)量，將電紡納米纖維相關(guān)產(chǎn)品投入市場成為必然。很多溶液靜電紡絲儀器產(chǎn)業(yè)化裝置簡單擴充紡絲針頭數(shù)量，然而該方法仍然無法避免紡絲針頭存在的難加工、易堵塞和電場互相干擾的問題，如專利CN1962966A和CN101210352A等。有部分專利也提出了一些無針頭紡絲方案，在一定程度上解決了針頭式紡絲的缺陷，專利CN102828259A中通過環(huán)狀鋸齒旋轉(zhuǎn)進行紡絲，但該裝置每次只有幾個鋸齒能同時出絲，紡絲效率仍然比較低，且殘留的紡絲液流入進料池，影響了溶液的濃度，質(zhì)量不穩(wěn)定，可紡材料有限。
[0003]本發(fā)明針對紡絲針頭存在的問題以及現(xiàn)有無針紡絲方法產(chǎn)量低的問題，提出一種基于溶液微分靜電紡絲方法的靜電紡絲裝置，特別是一種無針紡絲噴頭，該結(jié)構(gòu)避免了針頭加工的高成本及噴頭易堵塞的問題，同時周向電場分布均勻，電荷集中，單噴頭可產(chǎn)生數(shù)十根射流，這種一分多方式稱為微分，充分提高了單位紡絲頭面積的紡絲產(chǎn)量。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明為克服單噴針溶液紡絲產(chǎn)量低的不足，在保證紡絲纖維直徑細度的前提下，提出了一種溶液微分靜電紡絲噴頭，通過此噴頭可以形成多股均一噴射流，僅利用噴頭主軸上的分流槽及其與噴頭套筒之間的間隙獲得多股噴射流，大大提高了靜電紡絲的效率，且避免了毛細管堵塞的問題。
[0005]本發(fā)明一種溶液微分靜電紡絲噴頭，它主要包括噴頭套筒、噴頭主軸、軸承、齒形帶及電機。其中噴頭主軸下部為一錐體，錐體外表面上有許多均布的微小分流槽，微分的概念即是表示錐體外表面上連續(xù)的溶液細分成微小分流，錐體內(nèi)部有一空腔，錐體外表面與水平線成B角，內(nèi)表面與水平線成A角，B角大于A角，使錐體邊緣形成尖端。噴頭主軸與噴頭套筒通過軸承進行配合且形成密封，噴頭主軸能夠旋轉(zhuǎn)，且可上下調(diào)節(jié)位置，以調(diào)節(jié)錐體與套筒之間的縫隙大小，針對不同黏度的溶液實現(xiàn)流量的控制，噴頭主軸上端通過齒形帶與電機連接，在電機的帶動下可實現(xiàn)旋轉(zhuǎn)，齒形帶為高分子材料，噴頭套筒通過上端均布的四個螺栓孔固定在紡絲機架上，筒身上有進料口。
[0006]本發(fā)明一種溶液微分靜電紡絲噴頭，噴頭主軸上端通過齒形帶與電機連接，在電機的帶動下可實現(xiàn)旋轉(zhuǎn)，使溶液均布于錐體表面。溶液的粘度低，如果錐體與套筒之間的縫隙太大，溶液流量大，難于紡制出很細的纖維，錐體與套筒之間的縫隙太小，在電場力作用下，溶液容易被一股一股拉出，紡制的纖維易呈串珠型，所以為了克服溶液在錐體、套筒之間粘著，噴頭主軸以IOrpm轉(zhuǎn)速進行旋轉(zhuǎn)，更利于溶液從錐體與套筒之間的縫隙流出，形成均勻連續(xù)的細絲。
[0007]本發(fā)明一種溶液微分靜電紡絲噴頭，噴頭主軸下部為一錐體，錐體外表面上有許多均布的微小分流槽，錐體內(nèi)部有一空腔，錐體外表面與水平線成60°角，內(nèi)表面與水平線成30°角，使錐體邊緣形成尖端，錐體外表面上的微小分流槽的深度逐漸變淺，以在尖端形成更細的泰勒錐。該結(jié)構(gòu)使得電場力集中作用于錐體邊緣，作用力更易于調(diào)節(jié)。
[0008]本發(fā)明一種溶液微分靜電紡絲噴頭，改變了傳統(tǒng)的毛細管結(jié)構(gòu)，采用微分原理，利用噴頭表面的分流槽對溶液進行分流及噴頭主軸旋轉(zhuǎn)且可上下調(diào)節(jié)位置，即解決了溶液單噴針產(chǎn)量低的問題，又保證了泰勒錐的均勻，大大提高了靜電紡絲的效率，為溶液靜電紡絲的工業(yè)化奠定了 一定的基礎(chǔ)。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0009]圖1是本發(fā)明一種溶液微分靜電紡絲噴頭的剖視示意圖；
[0010]圖2是本發(fā)明一種溶液微分靜電紡絲噴頭的噴頭主軸等軸示意圖；
[0011]圖3是本發(fā)明一種溶液微分靜電紡絲噴頭的噴頭主軸俯視圖；
[0012]圖4是本發(fā)明一種溶液微分靜電紡絲噴頭的噴頭套筒俯視圖。
[0013]圖中:卜噴頭套筒；2_噴頭主軸；3-軸承；4_齒形帶；5_電機；1-卜螺栓孔；1-2-進料口 ；2-1_分流槽；2-2_噴頭外錐面；2-3_噴頭內(nèi)錐面；2_4_錐體邊緣。
【具體實施方式】
[0014]本發(fā)明一種溶液微分靜電紡絲噴頭，如圖1?4所示的示意圖，主要包括噴頭套筒
1、噴頭主軸2、軸承3、齒形帶4及電機5。噴頭主軸2與噴頭套筒I通過軸承3進行配合及密封，噴頭主軸2可進行旋轉(zhuǎn)，且可上下調(diào)節(jié)位置，噴頭主軸上端通過齒形帶4與電機5連接，噴頭主軸2在電機5的帶動下可實現(xiàn)旋轉(zhuǎn)，齒形帶4為尼龍材料等高分子材料，可避免噴頭加高壓電擊穿，噴頭套筒I通過上端均布的四個螺栓孔1-1固定在紡絲機架上，筒身上有進料口 1-2。噴頭主軸下部為一錐體，錐體外表面2-2上有許多均布的微小分流槽2-1，且微小分流槽的深度逐漸變淺，錐體內(nèi)部有一空腔，錐體外表面2-2與水平線成B角為60°角，內(nèi)表面2-3與水平線成A角為30°角，這兩個角度便于分度和測量，錐體外表面2-2與水平線成60°角使溶液受重力作用影響減小，溶液的流量易于控制，該兩個角度使錐體邊緣2-4形成尖端，利于泰勒錐形成。紡絲過程中，溶液從進料口 1-2進入噴頭套筒與噴頭主軸之間，如果進料流量小，原料直接進入各分流槽2-1到達錐體邊緣2-4，如果進料流量大，液體便會分布于錐體外表面2-2,此時通過噴頭主軸2旋轉(zhuǎn)可使溶液均布于錐體表面,噴頭錐體2可以相對于噴頭套筒I上下調(diào)節(jié)位置，以調(diào)節(jié)錐體與套筒之間的縫隙大小，針對不同黏度的溶液實現(xiàn)流量的控制，在電場力作用下，獲得超細納米纖維。如果不設(shè)置分流槽，電場力沿錐體邊緣2-4稍不均勻，溶液就會分布很不均勻，紡制的絲就會粗細差別很大，使得紡絲過程很難控制。錐體外表面2-2上有許多均布的微小分流槽2-1，使得絲間的干擾減低，所制的絲的直接更均勻，紡絲過程更易于控制。
[0015]本發(fā)明一種溶液微分靜電紡絲噴頭的一個具體實施例如圖1所示，調(diào)節(jié)噴頭主軸2的位置，使得噴頭錐體與套筒形成細小的縫隙，錐體外表面2-2均布有30個直徑1_的半圓形分流槽，分流槽的深度逐漸變淺，錐體邊緣2-4處的深度為0.5_，外錐面2-2呈60°角，內(nèi)錐面2-3呈30°角，套筒內(nèi)徑為17mm，主軸直徑為10mm。將該紡絲噴頭固定在紡絲機架上，將進料裝置與進料口對接，使用聚乙烯醇溶液進行紡絲，打開電機使紡絲主軸以IOrpm進行慢速旋轉(zhuǎn),待到溶液均布于錐體邊緣時，向噴頭上加上正極高壓電壓,接收板接地，至少出現(xiàn)50股噴射流沿著錐體邊緣均勻噴出。
【權(quán)利要求】
1.一種溶液微分靜電紡絲噴頭，其特征在于:主要包括噴頭套筒、噴頭主軸、軸承、齒形帶及電機，其中噴頭主軸下部為一錐體，錐體外表面上有許多均布的微小分流槽，錐體內(nèi)部有一空腔，錐體外表面與水平線成B角，內(nèi)表面與水平線成A角，B角大于A角，使錐體邊緣形成尖端；噴頭主軸與噴頭套筒通過軸承進行配合且形成密封，噴頭主軸能夠旋轉(zhuǎn)，且噴頭主軸上下位置能夠調(diào)節(jié)，進而調(diào)節(jié)錐體與套筒之間的縫隙，噴頭主軸上端通過齒形帶與電機連接，在電機的帶動下實現(xiàn)旋轉(zhuǎn)，齒形帶為高分子材料，噴頭套筒通過上端均布的四個螺栓孔固定在紡絲機架上，筒身上有進料口。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種溶液微分靜電紡絲噴頭，其特征在于:噴頭主軸以IOrpm轉(zhuǎn)速進行旋轉(zhuǎn)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種溶液微分靜電紡絲噴頭，其特征在于:錐體外表面與水平線成B角為60°角，內(nèi)表面與水平線成A角為30°角。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種溶液微分靜電紡絲噴頭，其特征在于:錐體外表面上的微小分流槽的深度逐漸變淺。
【文檔編號】D01D4/02GK103911675SQ201410165961
【公開日】2014年7月9日 申請日期:2014年4月23日 優(yōu)先權(quán)日:2014年4月23日
【發(fā)明者】楊衛(wèi)民, 李好義, 李小虎, 張有忱, 丁玉梅 申請人:北京化工大學(xué)