[发明专利]一种环状静电纺丝装置及静电纺丝方法

说明书

本发明提供了一种环状静电纺丝装置及静电纺丝方法。所述的环状静电纺丝装置，其特征在于，包括环状喷丝头以及与环状喷丝头连接用于向环状喷丝头供应纺丝溶液的供液装置，所述的环状喷丝头内部能够容纳供液装置供给的纺丝溶液，环状喷丝头设有一条缝隙，环状喷丝头与高压正极相连，当电压超过临界值时，在缝隙中能够产生多根静电纺丝射流。本发明装置简单，喷头不易堵塞，容易清洗，稳定性好；本发明可以显著提高纺丝效率和静电纺纳米纤维产量。

技术领域

本发明属于静电纺丝和纺织机械技术领域，特别设计一种环状静电纺丝装置及方法。

背景技术

静电纺丝是制备纳米纤维材料的最有效方式之一，相比于拉伸法、模板合成法、自组装等纳米材料的制备技术，静电纺丝具有操作简单、制备流程短、材料选择广泛等优点。而与传统纺织纤维材料相比，纳米纤维材料由于极小的尺度，拥有许多在大尺度下难以展现的特性，比如明显的表面与界面效应，特有的小尺寸效应，极大的比表面积和极高的孔隙率等。因此纳米纤维材料拥有更广泛的应用领域，比如在空气过滤，油水分离，医用辅料，组织工程支架等方向，纳米纤维材料都发挥着令整个行业为之瞩目的作用，使其拥有非常光明的应用前景。

传统的静电纺丝装置以单针头或多针头为主，但是该两种装置都存在产量低的缺陷，难以满足产业所需的生产量。近年来，设计改造静电纺丝装置，提高其纳米纤维的产量已经成为静电纺丝技术领域的一大研究热点。在全世界范围内，批量化生产静电纺纳米纤维的装置和方法也井喷式地不断涌现。中国专利ZL201310032194.9公开了一种伞状静电纺丝喷头及静电纺丝方法，这是一种自由液面式纺丝，可以实现静电纺纳米纤维的批量化制备，但其最大的不足是液面与空气环境接触面积过大，使得溶剂极易挥发，从而影响纺丝的稳定性；中国专利ZL 201510278266.7公开了一种喷气辅助多针头静电纺丝装置，该装置可以提高纳米纤维单位时间内的产量，但容易发生针头堵塞的问题，并且密集的针头之间容易发生电场的干扰。

因此，发明一种装置简单，清理方便，能稳定产生多根射流的，并且能够充分利用溶液避免溶剂大量挥发的静电纺丝喷头是尤为必要的。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种静电纺丝装置及静电纺丝方法，以解决目前无针式静电纺丝喷头装置复杂，生产过程不稳定，溶液利用不充分，溶剂易挥发等问题。

为了达到上述问题，本发明提供了一种环状静电纺丝装置，其特征在于，包括环状喷丝头以及与环状喷丝头连接用于向环状喷丝头供应纺丝溶液的供液装置，所述的环状喷丝头内部能够容纳供液装置供给的纺丝溶液，环状喷丝头设有一条缝隙，环状喷丝头与高压正极相连，当电压超过临界值时，在缝隙中能够产生多根静电纺丝射流。

优选地，所述的供液装置包括数控微量注射泵和注射器，注射器的输出端通过软管与环状喷丝头相连，所述的数控微量注射泵用于控制注射器输出纺丝溶液的流速和流量。

优选地，所述的环状喷丝头为空心圆环，截面圆直径R1为20-50mm，圆环外轮廓直径R2为200-300mm，其材质为黄铜。

优选地，所述的环状喷丝头水平设置。

优选地，所述的缝隙设于环状喷丝头的顶部圆环面上，所述的缝隙为圆环状。

更优选地，所述的缝隙的宽度为1-3mm。

更优选地，所述的缝隙的两侧边缘均进行切割打磨，形成锋利边缘。

本发明还提供了一种环状静电纺丝方法，其特征在于，采用上述的环状静电纺丝装置，包括：打开数控微量注射泵向环状喷丝头中注入纺丝溶液，待溶液涨高并铺满环状喷丝头顶部缝隙时，打开连接环状喷丝头外壳的高压正极，增加电压，当电压超过临界值时，在缝隙中将产生多根静电纺丝射流，开始静电纺丝过程，通过收集装置接收纳米纤维。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：