[实用新型]一种批量电纺装置

说明书

本实用新型公开了一种批量电纺装置，包括溶液槽、喷头、计量泵、储液箱、驱动系统、纤维沉积器、三维运动平台和高压电源；所述喷头设置于溶液槽内，该喷头包括旋转针和若干个环形限流圈；所述环形限流圈与旋转针同轴安装，且环形限流圈沿旋转针轴向等距设置；所述旋转针的下端伸出溶液槽外，并与驱动系统连接；所述溶液槽依次与计量泵和储液箱连通；所述纤维沉积器设置于喷头的上方，通过三维运动平台改变纤维沉积器在工作范围内的位置；所述高压电源与纤维沉积器电性连接，所述溶液槽、纺丝液及喷头接地。本实用新型利用韦森堡效应和毛细现象对喷头进行供液，解决现有技术中纤维制造产量低、喷头容易堵塞等问题。

技术领域

本实用新型属于静电纺丝技术领域，具体涉及一种批量电纺装置。

背景技术

静电纺丝技术作为纳米纤维制造技术的一种，因其技术简单、可纺材料多样等优点得到广泛应用。静电纺丝装置主要包括高压电源、喷头以及收集装置等，高压电源使喷头与收集装置间产生高压电场，此时喷头口悬挂液滴的表面会聚集电荷，液滴逐渐形成泰勒锥并向收集装置喷射，随着射流鞭动、拉伸、劈裂等过程，最终以纳米纤维形式沉积于收集装置。

传统静电纺丝技术利用单根针尖作为喷丝头，电液耦合过程中产生单根射流，其产量不理想；另外，当纺丝液粘度较大，纺丝针头容易堵塞，造成电纺中断。因此，单针头电纺的产量通常为0.02g/h，无法满足批量电纺纳米纤维膜的产量要求。对此，电纺领域研究员对批量电纺装置进行了研究。

Elmarco公司采用圆柱形旋转电极对纺丝液进行供液，其纺丝产量得到有效提升，并申请了世界专利(WO2005024101)。此外，气泡批量电纺、滚筒电极批量电纺、线电极批量电纺等技术均能较好地解决传统纺丝头容易堵塞、难以清洗的问题，形成多股超细射流，从而提高纺丝效率。

实用新型内容

实用新型目的：本实用新型目的在于针对现有技术的不足，提供一种纺丝头不容易堵塞、易于清洗、能够形成多股超细射流、提高纺丝效率的批量电纺装置。

技术方案：本实用新型的目的通过下述技术方案实现：

一种批量电纺装置，包括溶液槽、喷头、计量泵、储液箱、驱动系统、纤维沉积器、三维运动平台和高压电源；

所述喷头设置于溶液槽内，该喷头包括旋转针和若干个环形限流圈；所述环形限流圈与旋转针同轴设置，且环形限流圈沿旋转针轴向等距设置；所述旋转针的下端伸出溶液槽外，并与驱动系统连接；所述溶液槽依次与计量泵和储液箱连通；所述纤维沉积器设置于喷头的上方，通过三维运动平台改变纤维沉积器在工作范围内的位置；所述高压电源与纤维沉积器电性连接，所述溶液槽、纺丝液及喷头接地。

所述驱动系统设置于溶液槽下方，包括旋转电机、联轴器和电机控制器；所述旋转电机的输出轴通过联轴器与喷头传动连接，所述喷头由驱动系统驱动，绕自身轴线转动；旋转电机与电机控制器电性连接。

所述溶液槽内设置有至少一个喷头，且所述喷头均匀排列于溶液槽内。

所述旋转针的外表面直径为1μm～1mm，长度为50μm～1cm。

所述环形限流圈的内径为100μm～2mm，宽度为300μm～5mm，其截面为矩形。

所述纤维沉积器与喷头顶部的间距为5mm～100cm。

采用本实用新型提供的一种批量电纺装置制备纳米纤维膜的制备方法，包括如下步骤：

1)将配制好的纺丝液存入储液箱；

2)设定计量泵的供液速度，将纺丝液泵入溶液槽；

3)设定旋转电机的转速，带动旋转针绕自身轴线自转，使得纺丝液爬升至喷头顶部；