帶獨(dú)立供電的均勻分液靜電紡絲噴頭的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及一種紡絲裝置，特別是涉及帶獨(dú)立供電的均勻分液靜電紡絲噴頭。
【背景技術(shù)】
[0002]近幾年來，由于納米技術(shù)以及納米材料研究的迅速升溫，發(fā)展了許多制備納米纖維的方法，如模板聚合、自組裝、界面聚合、固相機(jī)械化學(xué)合成和靜電紡絲等。靜電紡絲技術(shù)以其連續(xù)、方便、快速、工藝簡單、成本低廉的特點(diǎn)逐漸成為納米纖維制造的主流技術(shù)。傳統(tǒng)靜電紡絲技術(shù)通常采用單根針頭作為噴絲頭，效率低下，產(chǎn)量很低，所以提高靜電紡絲納米纖維產(chǎn)量，實(shí)現(xiàn)多射流噴射是目前加速靜電紡絲產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用的研究重點(diǎn)(J.C.Almekindersand C.Jones.Multiple jet electrohydrodynamic spraying and applicat1ns!! J]? J.Aerosol.Sc1., 1999，17:969-971)。多噴嘴紡絲噴射是實(shí)現(xiàn)多射流靜電紡絲最簡單與方便的手段。但靜電紡絲中紡絲噴嘴上加載有高壓靜電紡，每個射流均存在類似單根針頭體系靜電紡絲的鞭動不穩(wěn)定性，并且各噴頭之間易產(chǎn)生電場抑制干擾，同時空間電場分布不均勻也會導(dǎo)致各個噴頭的噴射狀態(tài)不一致，難以保證各個噴嘴同時進(jìn)行持續(xù)穩(wěn)定的射流噴射;再者，不同噴嘴處的供液流速差異較大也將導(dǎo)致各個噴頭所噴射獲得的納米纖維形態(tài)尺寸差異很大，影響了所制備納米纖維品質(zhì)的提高。提高各個噴頭紡絲液供給的均勻性，確保各噴頭進(jìn)行均勻射流噴射，是靜電紡絲技術(shù)研究的重點(diǎn)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本實(shí)用新型的目的旨在提供可提高各個紡絲噴頭供液的均勻性，并通過可調(diào)高壓電源控制不同針頭處的電壓，減弱射流間的排斥作用，以適應(yīng)大面積靜電紡絲均勻穩(wěn)定成膜需求的帶獨(dú)立供電的均勻分液靜電紡絲噴頭。
[0004]本實(shí)用新型設(shè)有可控注射裝置、分液裝置、紡絲噴頭組、高壓電源和接收裝置；
[0005]可控注射裝置設(shè)有可控注射器、液體導(dǎo)管;分液裝置設(shè)有一級輔助分流管道、二級輔助分流管道、三級輔助分流管道、一級緩沖室、二級緩沖室;分液裝置通過液體導(dǎo)管與注射器連接，實(shí)現(xiàn)紡絲溶液供給；
[0006]液體導(dǎo)管與一級輔助分流管道入口連接，一級輔助分流管道設(shè)有復(fù)數(shù)個液體出口與二級輔助分流管道連接;二級輔助分流管道設(shè)有復(fù)數(shù)個液體入口，各個二級輔助分流管道液體入口分別通過管道與復(fù)數(shù)個一級輔助分流管道液體出口連接;各個二級輔助分流管道液體入口與所連接的一級輔助分流管道出口數(shù)量相等;二級輔助分流管道液體出口與復(fù)數(shù)個一級緩沖室連接;一級緩沖室分別與復(fù)數(shù)個三級輔助分流管道連接;每個一級緩沖室所連接的三級輔助分流管道數(shù)量相等;三級輔助分流管道均勻連接至二級緩沖室上側(cè);二級緩沖室連接紡絲噴頭組，紡絲噴頭組的各個紡絲噴頭在二級緩沖室下側(cè)均勻分布；
[0007]高壓電源設(shè)有多個獨(dú)立的電壓輸出端，各個電壓輸出端的輸出電壓可獨(dú)立調(diào)節(jié)；各個電壓輸出端經(jīng)導(dǎo)線分別與各個紡絲噴頭相連，實(shí)現(xiàn)各紡絲噴頭施加電壓的獨(dú)立可控；
[0008]接收裝置設(shè)于紡絲噴頭組下方，接收裝置用于收集紡絲噴頭組噴出的納米纖維絲，接收裝置與高壓電源連接。
[0009]每一級傳輸通路中液體出口均以進(jìn)液口為中心進(jìn)行對稱布置，一級緩沖室和二級緩沖室中可布置有隔板結(jié)構(gòu)。
[0010]所述高壓電源可采用可調(diào)高壓電源，電壓值可為-50?50kV。
[0011]本實(shí)用新型通過設(shè)計(jì)合理的流道結(jié)構(gòu)提高各個紡絲噴頭供液的均勻性，并通過高壓電源控制不同針頭處的電壓，確保多射流的穩(wěn)定快速噴射，大面積進(jìn)行紡絲以進(jìn)一步提高靜電紡絲效率，減小射流之間靜電干擾，促進(jìn)靜電紡絲在收集裝置上的均勻分布，提高所收集到納米纖維的均勻性，改善納米纖維邊緣收集的不規(guī)則，改善靜電紡絲的質(zhì)量。
[0012]本實(shí)用新型的紡絲噴頭組固定在分液裝置上;通過可控注射裝置和分液裝置連接給紡絲噴頭組提供紡絲液;通過高壓電源與紡絲噴頭組連接提供高壓，使紡絲噴頭組與接收裝置之間形成高壓電場;金屬板固定在收集裝置上。靜電紡絲時，通過可控注射裝置和分液裝置使紡絲液均勻供給至紡絲噴頭組，使紡絲噴頭組的多個噴頭同時噴射紡絲;在噴頭與接收裝置間形成強(qiáng)度可調(diào)的高壓電場，作用于靜電紡絲射流，減小射流之間的靜電干擾，改善靜電紡絲過程中射流的穩(wěn)定性，提高靜電紡絲納米纖維的質(zhì)量。通過更改所設(shè)計(jì)分液裝置的流道樣式可以應(yīng)用于不同噴頭數(shù)量、不同噴頭排列方式的紡絲噴頭組，故本實(shí)用新型可適用于不同噴頭數(shù)量與排列方式的紡絲噴頭組。
[0013]本實(shí)用新型的分液裝置通過液體導(dǎo)管與注射器連接，實(shí)現(xiàn)紡絲液體供給;液體導(dǎo)管與一級輔助分流管道入口連接，一級輔助分流管道設(shè)有復(fù)數(shù)個出口與二級輔助分流管道連接;二級輔助分流管道設(shè)有復(fù)數(shù)個液體入口，各個二級輔助分流管道液體入口分別通過管道與復(fù)數(shù)個一級輔助分流管道液體出口連接;各個二級輔助分流管道液體入口與所連接的一級輔助分流管道液體出口數(shù)量相等;二級輔助分流管道液體出口與復(fù)數(shù)個一級緩沖室連接;一級緩沖室分別與復(fù)數(shù)個三級輔助分流管道連接;每個一級緩沖室所連接的三級輔助分流管道數(shù)量相等;三級輔助分流管道均勻連接至二級緩沖室上側(cè);二級緩沖室上連接有紡絲噴頭組，各個紡絲噴頭在二級緩沖室下側(cè)均勻分布;高壓電源設(shè)有多個獨(dú)立的電壓輸出端，各個電壓輸出端的輸出電壓可獨(dú)立調(diào)節(jié);各個電壓輸出端經(jīng)導(dǎo)線分別與各個紡絲噴頭相連，實(shí)現(xiàn)各紡絲噴頭施加電壓的獨(dú)立可控。
[0014]紡絲液從可控噴射裝置中流出，經(jīng)過液體導(dǎo)管后進(jìn)入一級輔助分流管道和二級輔助分流管道;紡絲液經(jīng)二級輔助分流管道后進(jìn)入一級緩沖室，為控制紡絲液流速，一級緩沖氣室內(nèi)設(shè)有隔板，置于該區(qū)域的中心位置。經(jīng)過一級緩沖室作用后，液體出口數(shù)量增加為分流管道數(shù)量的復(fù)數(shù)倍，如8倍;紡絲液從一級緩沖室的液體出口流出后進(jìn)入三級輔助分流管道和二級緩沖室，最終通過紡絲噴頭組流出；紡絲射流在高壓電源和收集板之間形成的高壓電場的作用下，大量均勻噴射。
[0015]根據(jù)紡絲針頭數(shù)量可以設(shè)置多級分流管道及多層緩沖室，不同層緩沖室根據(jù)實(shí)際情況可以采用隔板結(jié)構(gòu)，也可為一整體流室。每一層緩沖室的液體出口數(shù)量，以所對應(yīng)的進(jìn)液口為中心沿對角線等距陣列排布。每個液體出口對應(yīng)有輔助分流通道，加快紡絲射流傳輸，提高紡絲射流在下一級結(jié)構(gòu)入口處分布的均勻性。
[0016]本實(shí)用新型適用于不同數(shù)量和排列方式的噴嘴組。
[0017]通過調(diào)節(jié)不同紡絲噴頭上的施加電壓，改變噴頭處的電場強(qiáng)度，避免了噴頭間的相互干擾，保證的各個紡絲噴頭的持續(xù)噴射；
[0018]本實(shí)用新型通過多個噴嘴噴射實(shí)現(xiàn)批量連續(xù)制備納米纖維，顯著提高靜電紡絲的效率，通過引入多層分流管道及多層緩沖室，使紡絲液均勻高效的分配到紡絲噴頭組的每個噴頭;在噴頭與接收裝置間形成高壓電場，作用于靜電紡絲射流，減小射流之間的靜電干擾，提高靜電紡絲過程中射流的穩(wěn)定性，改善靜電紡絲納米纖維的質(zhì)量。
【附圖說明】
[0019]圖1為本實(shí)用新型實(shí)施例的結(jié)構(gòu)組成示意圖。
[0020]圖中各標(biāo)記為:I可控注射器，2液體導(dǎo)管，3—