一種靜電紡絲噴射裝置的制作方法

本發(fā)明涉及靜電紡絲技術(shù)領(lǐng)域，更進一步涉及一種靜電紡絲噴射裝置。

背景技術(shù)：

靜電紡絲是高分子流體靜電霧化的特殊形式，靜電紡絲采用的是較高粘度的非牛頓流體，在高壓靜電發(fā)生器的作用下，噴絲裝置與接收裝置之間形成高壓靜電場，聚合物溶液在噴嘴處形成液滴并被充電，帶電液滴在電場力作用下在taylor錐頂被加速，當(dāng)電場力足夠大時，帶電液滴克服表面張力形成帶電射流，可以運行相當(dāng)長的距離，帶電射流在靜電紡絲空間運行時，伴隨溶劑揮發(fā)、彎曲和拉伸，最終被接收裝置收集，固化形成纖維材料。

隨著納米技術(shù)的發(fā)展，靜電紡絲作為一種簡便有效的可生產(chǎn)納米纖維的新型加工技術(shù)，將在生物醫(yī)用材料、過濾及防護、催化、能源、光電、食品工程、化妝品等領(lǐng)域發(fā)揮巨大作用。

工業(yè)生產(chǎn)過程中，需要設(shè)置多根針式噴嘴同時噴射多條紡絲，以滿足大批量生產(chǎn)的要求。目前用于工業(yè)化生產(chǎn)的靜電紡絲裝置通常并排設(shè)置多組噴頭，各噴頭之間相互平行，但各噴頭之間形成的電場之間發(fā)生相互干擾，電場線并非沿噴頭的長度方向分布，因此噴頭所噴出的紡絲就會受到其他方向的分力，影響最終成品的質(zhì)量。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明提供一種靜電紡絲噴射裝置，使針式噴嘴的電場分布均勻一致，可提高紡絲的成品質(zhì)量，具體方案如下：

一種靜電紡絲噴射裝置，包括柱狀的基座，所述基座至少包括頂面以及兩個側(cè)面，頂面與每個側(cè)面之間的夾角為鈍角，在頂面及兩個側(cè)面上分別設(shè)置針式噴嘴；所述針式噴嘴與各自所在的平面相互垂直，所述針式噴嘴設(shè)有出液通道，并連通于所述基座內(nèi)的溶液腔；四個成組的所述針式噴嘴在水平面中的投影位于菱形的四個頂點，所述基座上沿長度方向設(shè)置多組構(gòu)成菱形的所述針式噴嘴。

可選地，所述基座的截面為等腰梯形，梯形底角的角度為20～25度。

可選地，構(gòu)成菱形的四個所述針式噴嘴中，在梯形的上底所在平面設(shè)置兩個，梯形的兩腰所在的平面上各自設(shè)置一個。

可選地，四個所述針式噴嘴與所述基座連接點的連線所構(gòu)成菱形的銳角角度為60度；四個所述針式噴嘴關(guān)于所述基座梯形截面的中垂線對稱。

可選地，所述基座上由所述針式噴嘴連線構(gòu)成的菱形中，相鄰兩個菱形的間距與菱形的邊長相等。

可選地，所述針式噴嘴的直徑為0.5～1.5mm，長度為10～20mm，每個所述針式噴嘴的尺寸相同；所述針式噴嘴的連線構(gòu)成的菱形邊長為15～25mm。

可選地，所述基座的上表面距離收集裝置的間距為150～175mm；所述基座梯形截面的高為6～7mm。

可選地，所述基座、所述針式噴嘴和所述收集裝置均由銅制成，所述針式噴嘴處施加的電壓為20kv。

本發(fā)明提供了一種靜電紡絲噴射裝置，包括基座和針式噴嘴，針式噴嘴固定連接在基座上，針式噴嘴設(shè)有出液通道，并連通于基座內(nèi)的溶液腔，溶液從基座進入針式噴嘴的出液通道，在電場力的引導(dǎo)向向外噴出，針式噴嘴的出液通道的管徑由下向上逐漸縮小，使溶液的噴射效果更好；基座為柱狀結(jié)構(gòu)，至少包括一個頂面與兩個側(cè)面，針式噴嘴設(shè)置在此三個表面上，并且各針式噴嘴與各自所在的平面相互垂直；四個成組的針式噴嘴在水平面中的投影位于菱形的四個頂點，其連線可圍成菱形，基座上沿長度方向設(shè)置多組構(gòu)成菱形的針式噴嘴，構(gòu)成菱形的四個針式噴嘴關(guān)于基座頂面的中垂面對稱。

本發(fā)明中每四個針式噴嘴的投影連線構(gòu)成一個菱形結(jié)構(gòu)，相對于傳統(tǒng)的相互平行設(shè)置的噴嘴結(jié)構(gòu)，在施加電壓后，各針式噴嘴所形成的電場發(fā)生相互影響，由于處于不同表面的針式噴嘴之間不相互平行，呈一定的夾角，在一定程度上可以抵消電場力在各針式噴嘴垂直方向上的分量，使電場力的合力沿各針式噴嘴的延伸方向，減小其他針式噴嘴對自身造成的影響，尖端電場的分布更加均勻，可以使紡絲在電場力的引導(dǎo)向沿長度方向運動，得到高質(zhì)量的紡絲。

附圖說明

為了更清楚地說明本發(fā)明實施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對實施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。

圖1為本發(fā)明靜電紡絲噴射裝置一種具體實施例的正視圖；

圖2為本發(fā)明靜電紡絲噴射裝置一種具體實施例的側(cè)視圖；

圖3為本發(fā)明靜電紡絲噴射裝置一種具體實施例的俯視圖；

圖4為本發(fā)明靜電紡絲噴射裝置一種具體結(jié)構(gòu)得到的電場圖；

圖5a為平面上均勻等間距呈行列設(shè)置噴嘴的結(jié)構(gòu)圖；

圖5b為平面上均勻等間距呈行列設(shè)置噴嘴得到的電場圖；

圖6a為平面上設(shè)置菱形噴嘴的結(jié)構(gòu)圖；

圖6b為平面上設(shè)置菱形噴嘴得到的電場圖。

其中包括：

基座1、針式噴嘴2。

具體實施方式

本發(fā)明的核心在于提供一種靜電紡絲噴射裝置，使針式噴嘴的電場分布均勻一致，可提高紡絲的成品質(zhì)量。

為了使本領(lǐng)域的技術(shù)人員更好地理解本發(fā)明的技術(shù)方案，下面將結(jié)合附圖及具體的實施方式，對本發(fā)明的靜電紡絲噴射裝置進行詳細的介紹說明。

如圖1所示，為本發(fā)明靜電紡絲噴射裝置的正視圖，本發(fā)明靜電紡絲噴射裝置包括基座1和針式噴嘴2，針式噴嘴2固定連接在基座1上，針式噴嘴2設(shè)有出液通道，并連通于基座1內(nèi)的溶液腔，溶液從基座1進入針式噴嘴2的出液通道，在電場力的引導(dǎo)向向外噴出，針式噴嘴2的出液通道的管徑由下向上逐漸縮小，使溶液的噴射效果更好；基座1呈柱狀結(jié)構(gòu)，圖2為本發(fā)明靜電紡絲噴射裝置的側(cè)視圖，基座1至少包括頂面以及兩個側(cè)面，頂面與每個側(cè)面之間的夾角為鈍角，在頂面及兩個側(cè)面上分別設(shè)置針式噴嘴2，即基座1上共三個表面上設(shè)置針式噴嘴2；針式噴嘴2與各自所在的平面相互垂直，因各個平面之間具有夾角，因此位于不同表面上的針式噴嘴2之間具有夾角，當(dāng)施加電壓后，各針式噴嘴2之間的電場相互影響，在垂直于針式噴嘴2軸向的電場力會與相鄰的電場部分或全部抵消，電場力的分布更加均勻，從而使針式噴嘴2處的電場力沿其延伸線的方向引導(dǎo)紡絲，得到質(zhì)量更高的紡絲。四個針式噴嘴2關(guān)于基座1頂面的中垂面對稱，針式噴嘴2在基座1上呈規(guī)格相同的陣列式分布，相鄰的兩組菱形結(jié)構(gòu)對稱設(shè)置。構(gòu)成菱形的四個針式噴嘴2中，在梯形的上邊所在平面設(shè)置兩個，梯形的兩腰所在的平面上各自設(shè)置一個，使每組構(gòu)成菱形的針式噴嘴分布均勻。

四個成組的針式噴嘴2在水平面中的投影位于菱形的四個頂點，基座1上沿長度方向設(shè)置多組構(gòu)成菱形的針式噴嘴2；如圖3所示，為本發(fā)明靜電紡絲噴射裝置的俯視圖，從俯視方向上看，四個針式噴嘴2位于菱形的四個頂點處，四個針式噴嘴2的連線構(gòu)成菱形，菱形頂點處的針式噴嘴2與相信頂點處的針式噴嘴之間的距離相等；從整個基座1結(jié)構(gòu)的整體來看，菱形分布的方式能夠提高針式噴嘴2的設(shè)置密度，在單位面積下可以得到更多的紡絲，有利提高工業(yè)生產(chǎn)的效率。

在上述方案的基礎(chǔ)上，本發(fā)明中基座1的截面為等腰梯形，梯形底角的角度為20～25度，也即頂面與兩側(cè)面之間的夾角為155～160度之間，本文的數(shù)值范圍均包括兩端值。因基座1僅在三個表面上的設(shè)置針式噴嘴2，因此對于其他的位置的形狀并不作限定，設(shè)置為等腰梯形的截面可以減小基座1的體積，也可以將梯形的下底位置設(shè)置為多個表面或者弧面等形式，這些具體的設(shè)置方式也應(yīng)包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。

針式噴嘴2構(gòu)成菱形的兩個對角線中，較長的一條與所述基座1的長度方向垂直，以更充分利用基座1上的空間。

四個針式噴嘴2與基座1連接點的連線所構(gòu)成菱形的銳角角度為60度，也即四個針式噴嘴2可以構(gòu)成兩個等邊三角形，鈍角頂點處的針式噴嘴與兩側(cè)相鄰的針式噴嘴的間距相等，兩個針式噴嘴2之間的最小間距應(yīng)大于擊穿距離。

具體地，基座1上由針式噴嘴2連線構(gòu)成的菱形中，相鄰兩個菱形的間距與菱形的邊長相等，本發(fā)明中菱形的邊形長略大于擊穿距離設(shè)定，將兩菱形頂點之間的間距與菱形邊長設(shè)置等長，能夠提高基座1上的設(shè)置密度。相鄰兩個菱形的鈍角相對，可以充分利用基座1的寬度。

本發(fā)明中針式噴嘴2的直徑為0.5～1.5mm，長度為10～20mm，每個針式噴嘴2的尺寸相同；針式噴嘴2的連線構(gòu)成的菱形邊長為15～25mm。

基座1的上表面距離收集裝置的間距為150～175mm；基座1梯形截面的高為6～7mm。

基座1、所述針式噴嘴2和所述收集裝置均由銅制成，針式噴嘴2處施加的電壓為20kv。

生產(chǎn)時按以下過程進行，將紡絲液通過外部的涂覆裝置均勻涂覆于各針式噴嘴2上，基座1相對于收集裝置固定不動，針式噴嘴2朝向裝置4，紡絲液在針式噴嘴2、收集裝置所形成的誘導(dǎo)電場下產(chǎn)生誘導(dǎo)射流，誘導(dǎo)射流被誘導(dǎo)至收集裝置形成纖維，能夠持續(xù)而不間斷地進行紡絲。

為了顯示本發(fā)明所能實現(xiàn)的技術(shù)效果，本發(fā)明在此提供一種具體實例進行說明，如圖4所示，為本發(fā)明一種具體結(jié)構(gòu)得到的電場圖，所取電場均為噴嘴尖端0.5mm處電場。

針式噴嘴2直徑1mm，長度15mm，相鄰針式噴嘴投影點的間距為20mm，梯形截面上底18mm，下底52mm，高6.28mm，四棱柱長度為200mm。四棱柱面頂線距離收集裝置距離為165mm，收集裝置寬為60mm，長為240mm，厚為2mm；施加電壓為20kv。

作為參照，本發(fā)明還提供了兩組采用現(xiàn)有技術(shù)中噴嘴分布的結(jié)構(gòu)，如圖5a所示，為平面上均勻等間距呈行列設(shè)置的結(jié)構(gòu)圖，噴嘴的直徑為1mm，高度為15mm，相鄰噴嘴間距為20mm，噴嘴的頂端離收集裝置的距離為150mm，收集裝置寬為60mm，長為240mm，厚為2mm，施加電壓為20kv?？傻玫饺鐖D5b所示的電場圖。

如圖6a所示，為平面上設(shè)置菱形噴嘴的結(jié)構(gòu)圖，噴嘴的直徑為1mm，長度為15mm，相鄰噴嘴間距為20mm，噴嘴51的頂端距離收集裝置距離為150mm，收集裝置寬為60mm，長為240mm，厚為2mm，施加電壓為20kv，可得到圖6b所示的電場圖。

對比圖4、圖5b和圖6b的電場圖，圖4中相鄰針式噴嘴的電場強度相差較小，并且每個區(qū)域(每兩或四個波峰為一組所形成的曲線)的電場強度相差較??；而圖5b和圖6b中相鄰噴嘴的電場強度差距明顯比圖4中的大。因此采用本靜電紡絲噴射裝置所獲得的電場更均勻，且單位面積上的針頭數(shù)目增加一倍。

對所公開的實施例的上述說明，使本領(lǐng)域?qū)I(yè)技術(shù)人員能夠?qū)崿F(xiàn)或使用本發(fā)明。對這些實施例的多種修改對本領(lǐng)域的專業(yè)技術(shù)人員來說將是顯而易見的，本文中所定義的一般原理，可以在不脫離本發(fā)明的精神或范圍的情況下，在其它實施例中實現(xiàn)。因此，本發(fā)明將不會被限制于本文所示的這些實施例，而是要符合與本文所公開的原理和新穎特點相一致的最寬的范圍。