[发明专利]环形静电喷丝机构以及静电喷丝装置

说明书

本发明涉及静电纺丝设备领域，提供了一种用于静电纺丝设备的环形静电喷丝机构以及包含该静电喷丝机构的静电喷丝装置。本发明提供的环形静电喷丝机构包括：n个相互独立的喷丝单元，与静电纺丝设备的高压直流电源的正极相连，用于将纺丝液喷丝形成纤维；以及p个预处理单元，用于将纤维固化处理，n个喷丝单元和p个预处理单元环形闭合设置形成中空腔，喷丝单元朝向中空腔的一侧设置有至少一个喷丝孔，n和p均为大于或等于1的自然数。本发明提供的环形静电喷丝装置包括：上述的环形静电喷丝机构；以及喷丝接收器，具有接收导线，该接收导线与静电纺丝设备的高压直流电源的负极相连，接收导线从中空腔内穿过，用于接收并转移纤维。

技术领域

本发明涉及静电纺丝设备领域，具体涉及一种环形静电喷丝机构以及包含该静电喷丝机构的静电喷丝装置。

背景技术

静电纺丝是一种用静电场把高分子溶液或熔体制备成纳米级或微米级尺寸纤维的纺丝技术，其基本原理为：在静电产生装置的作用下，电纺液喷丝装置和电纺纤维接收装置之间形成高压静电场，纺丝液在喷嘴处形成液滴并被充电，带电液滴在电场力的作用下被加速，当电场力足够大时，带电液滴克服表面张力形成带电射流，带电射流在静电纺丝空间运行时，伴随着溶剂的挥发而逐渐凝固，最终被接收装置收集，形成随机排列的纤维材料。

静电纺丝可以将大多数的高分子聚合物制备成纳米级或微米级纤维，该种纤维具有直径小、比表面积大等优异性能。取向静电纺纤维还具有优异的光学和电学特性。此外，静电纺纳米纤维纱线提高了纳米纤维束的力学性能，使其可以通过机织、针织等进行二次加工。近年来，静电纺纤维已广泛应用于仿生、组织工程、服装、军工等领域，并获得了快速发展。

中国发明专利CN104831434B公开了一种剪切式牵伸静电纺直纺微米纱装置，利用喇叭喷头的边缘与静电场结合的方式形成液膜的分裂成丝，并利用锥筒的旋转剪切对纳米丝束实施加捻成纱。该装置虽然可以实现单丝纳米化和高强度的纺丝以及加捻汇聚成纱，但无法实现大规模的工业化生产，对喷头的要求也非常高。

随着纤维多样化的发展，静电纺丝设备也更加多样化，多喷头静电纺丝设备也可以实现大规模的生产静电纺纤维，也可以调整接收材料具有特定图案，使其具有更多方面的应用。但是，由于不同的聚合物需使用不同的喷头，现有的多喷头静电纺丝设备的机头更换较为不方便，在大批量生产时也难以实时调整，无法胜任多样化生产的需求。

发明内容

针对上述现有技术的缺点或不足，本发明要解决的技术问题是提供一种环形静电喷丝机构以及包含该静电喷丝机构的静电喷丝装置。

为解决上述技术问题，本发明采用了如下技术方案：

本发明提供了一种环形静电喷丝机构，用于静电纺丝设备，其特征在于，包括：n个相互独立的喷丝单元，与静电纺丝设备的高压直流电源的正极相连，用于将纺丝液喷丝形成纤维；以及p个预处理单元，用于将纤维固化处理，其中，n个喷丝单元和p个预处理单元环形闭合设置形成中空腔，喷丝单元朝向中空腔的一侧设置有至少一个喷丝孔，n和p均为大于或等于1的自然数。

本发明提供的环形静电喷丝机构，还可以具有这样的特征：其中，喷丝单元包括：喷丝箱，呈扇形柱体状，用于储存纺丝液；以及喷丝板，可拆卸地设置在喷丝箱朝向中空腔的一侧上，设置有喷丝孔，喷丝箱朝向中空腔的侧壁上设置有与喷丝板上的喷丝孔一一对应的出液孔，喷丝孔通过出液孔与喷丝箱的内部相连通，喷丝板为由导电性材料制成的板，与静电纺丝设备的高压直流电源的正极相连。

本发明提供的环形静电喷丝机构，还可以具有这样的特征：其中，喷丝箱内设置有竖向隔板，将喷丝箱的内部空间分成靠近中空腔的喷丝腔室和远离中空腔的加压腔室，喷丝腔室和加压腔室在竖向隔板的一端处相连通，出液孔与喷丝腔室相连通。