[发明专利]用于电纺丝的射出喷嘴及使用该射出喷嘴的电纺丝装置

说明书

技术领域

本发明一般涉及一种用于电纺丝的射出喷嘴及使用该喷嘴的电纺丝装置，更具体地涉及一种用于选择性进行纯电纺丝(Pure Electrospinning)或气电纺丝(Air Electrospinning)的技术。

背景技术

电纺丝一般用于通过喷出带有电压的纤维溶液，以制造细直径纤维。

电纺丝可追溯到静电喷涂。在静电喷涂中，由于水的表面张力而在毛细管末端形成的水滴带有高电压，从而使细直径长丝从水滴表面喷出。

电纺丝是基于以下现象：当静电力施加于粘性足够高的聚合物溶液或聚合物熔体时，该溶液或熔体可以形成纤维。由于电纺丝可由纤维溶液制造细直径的纤维，因此近年来电纺丝正用于制造直径范围为几纳米至几百纳米的纳米纤维。

与常规超细纤维相比，纳米纤维本身具有较高的表面积/体积比以及多种表面特性和结构特性。由此，纳米纤维可用作例如电气、电子、环境和生物技术等高科技行业的重要材料。而且纳米纤维的应用范围还在不断扩大，可用作环境行业的过滤器、电气行业和电子行业的材料、医用生物材料等。

典型地是通过电纺丝射出喷嘴来制造纳米纤维，其中电纺丝射出喷嘴利用空气喷出纤维溶液。

电纺丝射出喷嘴包括：溶液喷出元件，形成于喷丝头体内部，用于喷出纤维溶液；以及

空气喷嘴元件，形成于喷丝头体内部溶液喷出元件的周围，且空气喷嘴元件具有从溶液喷出元件周围向下延伸的空气射出孔；其中，从溶液喷出元件中喷出的纤维溶液与压缩空气一起射出，其中压缩空气通过空气射出孔从溶液喷出元件的周围向下注入。

电纺丝装置还包括收集器，用于收集从电纺丝射出喷嘴产生的纤维。

在电纺丝装置中，电纺丝射出喷嘴与正极连接，收集器与负极连接。这样，喷嘴与收集器之间产生电压差，从而使电纺丝的产生成为可能。

通过将纤维溶液与压缩空气一起射出，电纺丝喷嘴可制造直径范围为几纳米至几百纳米的纳米纤维。

为了实现有效射出，将常规电纺丝喷嘴中的溶液喷出元件端部凹入空气射出孔中。

但是，当使用常规电纺丝喷嘴进行仅射出纤维溶液的普通电纺丝时，由射出的纤维溶液形成的纤维可能会被空气射出孔捕获，从而堵塞空气射出孔。因此，常规电纺丝喷嘴的问题在于，仅限于通过射出高压缩空气来制造直径范围为几纳米至几百纳米的纳米纤维。

另外，还提出另一种电纺丝喷嘴，其中，溶液喷出元件的端部伸出空气射出孔之外。

但是在这种电纺丝喷嘴中，为了实现无误电纺丝，溶液喷出元件的伸出长度限于1mm-3mm。由于伸出长度有限，这种电纺丝喷嘴无法进行仅射出纤维溶液而不射出空气的纯电纺丝。

换句话说，在相关技术领域中，需要单独制造并单独使用仅射出纤维溶液而进行纯电纺丝的纯电纺丝喷嘴和通过注入空气而进行气电纺丝的气电纺丝喷嘴。

因此，当使用电纺丝装置制造具有各种由不同直径的纤维构成的结构层的产品时，需要同时使用仅射出纤维溶液而进行纯电纺丝的纯电纺丝喷嘴和通过注入空气而进行气电纺丝的电纺丝喷嘴，这样就需要单独使用这两种类型的电纺丝喷嘴，因此增加了设备成本，并且在电纺丝过程中需要在这两种类型的电纺丝喷嘴之间进行频繁更换。

进一步地，在常规电纺丝喷嘴中，电极与喷丝头体直接连接，使电流在注入溶液喷出元件的纤维溶液中流动，从而可能使磁场从喷丝头体中泄漏到外面。由此，常规电纺丝喷嘴的问题在于：喷嘴可能无法稳定或有效地进行电纺丝，并且需要施加高压以补偿磁场的泄漏。

常规电纺丝喷嘴的另一个问题在于：为了实现电极的直接连接，需要使用导电金属材料制作喷嘴，因此，导致喷嘴沉重且增加了其制造成本。

发明内容

技术问题

因此，鉴于现有技术中的上述问题，本发明的一个目的在于提供一种电纺丝射出喷嘴及使用该喷嘴的电纺丝装置。该喷嘴可形成具有细直径的纳米纤维，并且可选择性地进行仅射出纤维溶液的普通电纺丝(纯电纺丝)或将纤维溶液与高度压缩空气一起射出的气电纺丝。

技术方案

为了实现上述目的，本发明提供了一种用于电纺丝的射出喷嘴，所述射出喷嘴包括：喷嘴体，所述喷嘴体的下表面设置有针锁孔，且所述喷嘴体内部设置有用于接收和排放空气的空气通道以及与所述针锁孔连通的溶液注入通道；

气套构件，可拆卸地安装在所述喷嘴体下部，所述气套构件与所述喷嘴体的下表面分离，从而限定出空气排放通道；且所述气套构件下部具有射出孔，其中所述射出孔与所述针锁孔和所述空气排放通道连通；以及

针状构件，穿过所述射出孔，且锁定在所述针锁孔上。