[发明专利]一种喷口大小可调静电纺丝装置及静电纺丝方法

说明书

本发明公开了本发明涉及一种喷口大小可调静电纺丝装置及静电纺丝方法，该装置由喷口大小可调喷丝头，高压发生器，软管，注射器和数控微量注射泵等组成。喷口大小可调喷丝头的终端有一条狭窄的缝隙；根据材料，纺丝纤维直径，纺丝效率的需要，可以对喷口大小进行调节；所述的数控微量注射泵控制纺丝前驱液的流速和流量。该静电纺丝方法是:根据材料，纺丝纤维直径，纺丝效率的需要，设定喷丝头开口大小，将喷口大小可调喷丝头外壳上连接高压正极，通过数控微量注射泵向竖直放置的喷口大小可调喷头中持续注入纺丝高聚物溶液，当溶液充满喷口大小可调喷头终端的缝隙，开始静电纺丝，通过收集装置收集，获得静电纺纳米纤维。本发明装置简单,喷丝头开口大小可以调节，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。

技术领域

本发明涉及一种喷口大小可调静电纺丝装置及静电纺丝方法，属于静电纺丝和纺织机械技术领域。

背景技术

静电纺丝技术始于20世纪30年代，是一种直接生产纳米纤维的常用方法。该方法工艺流程短，操作简单，其产品多用于高效的过滤材料、生物医学材料、化学传感器等高科技领域。

当将聚合物纤维直径从微米尺度降至亚微米尺度或纳米尺度时，就会出现一系列惊奇的特性。如非常大的体积比表面积，纳米纤维的体积比表面积基本是微米纤维的1000倍；可以灵活地进行表面功能化；与其他已知材料形式相比所表现出优越的效应和机械性能，如表面与界面效应、小尺寸效应、量子尺寸效应和量子隧道效应及刚度、抗张强度等。这些杰出的性能使得纳米纤维成为许多重要应用的首选材料，在高效过滤、生物医用、智能传感等领域极具发展潜力。综合考虑操作可行性、稳定可控性(包括纤维直径及其分布）、加工材料范围、加工耗时等，静电纺丝加工技术就成为目前唯种可以制造连续的聚合物纳米纤维的方法。

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ZL201510278266.7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，并且能够调节喷头开口大小的静电纺丝喷头是尤为必要的。

发明内容

本发明所要解决的第一个技术问题是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。

本发明所要解决的第二个技术问题是目前无针式静电纺丝喷头装置复杂，生产过程不稳定，喷头开口大小能不调节，限制了静电纺丝工艺中材料，纤维直径和纺丝效率。

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案是:提供一种喷口可调状静电纺丝装置，其特征在于，包括喷口大小可调喷丝头，高压发生器，软管，注射器和数控微量注射泵等组成。喷口大小可调喷丝头的顶部设有喷口，底部通过软管与供液装置连接，喷口大小可调喷丝头的外壳与高压发生器的正电极连；可以根据材料，纺丝纤维直径，纺丝效率的需要，对喷口大小进行调节。