[发明专利]静电纺丝用线性喷头

说明书

技术领域

本发明涉及一种静电纺丝喷头，尤其是涉及可进行大规模纺丝用的一种静电纺丝用线性喷头。

背景技术

纳米纤维制造与应用技术是近年来前沿科技领域的焦点。在信息、生物、环境等领域，纳米纤维技术给产业带来的影响非常大。随着纳米技术的发展，静电纺丝技术作为一种有效、实用的纳米纤维制备方法，在纳米材料研究领域日益受到广泛的关注。早在1934年，Formhals发明了用静电场产生高分子超细纤维的装置。但是，直到近年来随着现代科学技术的发展和纳米技术的兴起，静电纺丝技术才得到更为深入的研究并取得了巨大发展。许多研究小组对静电纺丝产生极大兴趣，并报道了一系列有此项技术制备的有机高分子纤维。

传统的静电纺丝技术是一项制备纳米纤维应用最广泛的技术，其利用高压静电发生器产生几千伏甚至几十千伏的高压静电在聚合物溶液或熔体中施加压力，使针头顶端液滴变形形成泰勒锥。当电场力达到临界值时，即可克服表面张力，喷射射流，射流在电场中卷绕，弯曲，最后固化在接收板上。然而，在传统的静电纺丝中，针尖喷头式的静电纺丝产量小，采用多针尖喷头式静电纺丝装置虽在一定程度上提高了产量，但由于喷丝头之间的间距小，易产生静电干扰，使得纺丝过程不稳定，且有的喷丝头不进行纺丝。低产率，均一性差是电纺丝不能大规模的工业化生产或者应用的主要原因。文献[1]([1]OODosunmu,GGChase,WKataphinan,etal.Nanotechnology.2006；11:1123-7.)用多孔管作为喷头制备了纳米纤维，用这种方法产量比传统的静电纺丝提高了250倍左右。然而，这种方法的制备过程是不稳定的，且多孔管堵塞的问题也难以解决。中国专利CN200810153891.9报道了一种非织造不批量电纺装置，该装置采用浸入在聚合物溶液的圆周外表铸有锥形螺纹的金属滚筒为喷射头，以代替传统针尖喷头进行纺丝，产量虽显著提高，但其存在喷射电压阈值高的缺点，且不能同时纺出含有两种物质的纳米纤维。

发明内容

本发明的目的是提供一种可提高静电纺丝设备产率和纺出纤维薄膜厚度均一性的纺丝喷头装置。

本发明设有溶液槽、转轴、螺旋金属圈、支撑座、驱动装置；所述溶液槽上表面开放，转轴设在溶液槽上方，转轴可导电并外接高压静电发生装置，转轴两端与驱动装置连接，转轴左右两侧分别固定在支撑座上，转轴与螺旋金属圈两端固连并位于螺旋金属圈的轴心位置。

所述转轴可采用金属材料制成，转轴的转速可为5～15r/min。

所述支撑座可采用绝缘材料制成，支撑座与转轴使用陶瓷轴承连接。

所述螺旋金属圈可由直径为1～5mm的金属丝绕制成弹簧状，螺旋金属圈的直径可为40～200mm。

本发明针对现有静电纺丝设备产率不足，纺出纤维薄膜厚度均一性低，提出一种可用于大规模制备纳米纤维薄膜的静电纺丝喷头。本发明具有结构简单、低成本、高效率等特点。使用本发明进行纺丝，产率较传统针尖电纺喷头有极大的提高，无喷头堵塞问题，纺出的纳米纤维薄膜厚度一致性较高。

附图说明

图1为本发明实施例结构立体示意图之一。

图2为本发明实施例结构立体示意图之二。

图3为本发明实施例的螺旋金属圈结构示意图。

具体实施方式

参见图1～3，本发明实施例设有溶液槽1、转轴2、螺旋金属圈3、支撑座4、驱动装置5；所述溶液槽1上表面开放，转轴2设在溶液槽1上方，转轴可导电并外接高压静电发生装置，转轴2两端与驱动装置5连接，转轴2左右两侧分别固定在支撑座4上，转轴2与螺旋金属圈3两端固连并位于螺旋金属圈3的轴心位置。

所述转轴可采用金属材料制成，转轴的转速可为5～15r/min。

所述支撑座可采用绝缘材料制成，支撑座与转轴使用陶瓷轴承连接。

所述螺旋金属圈可由直径为1～5mm的金属丝绕制成弹簧状，螺旋金属圈的直径可为40～200mm。

采用本发明纺丝时，包括以下步骤：

1)将配制好的纺丝溶液倒入溶液槽中；

2)将高压静电发生装置正极与转轴连接，负极与接收装置连接；

3)启动驱动装置以驱动转轴，并带动螺旋金属圈旋转；

4)确认螺旋金属圈有1/5至1/3部分能够浸泡在溶液槽内的液体中；

5)启动高压静电发生装置，调节输出电压，开始静电纺丝；

6)在接收装置上生产纳米纤维；

7)先关闭高压静电发生装置，后关闭驱动装置，取下接收装置上的纳米纤维；

8)纺丝结束。