CN101985777B - 一种喇叭状静电纺丝喷头 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种喇叭状静电纺丝喷头，它可进行含有固体粉末的聚合物熔体或溶液的静电纺丝，该喇叭状静电纺丝喷头包括喇叭状喷孔和圆柱内嵌件两部分，整个喇叭状喷孔的外壁包覆有加热圈，圆柱内嵌件与喇叭状喷孔内孔的圆柱孔配合部分切出几个等分的平面，纺丝溶液或熔体从各平面与喇叭状喷孔内孔的圆柱孔的间隙中流向圆弧孔内壁面，当喇叭状喷孔的底端圆周均匀分布有溶液或熔体时，加上静电场后，在底端圆周就会形成多股的喷射流。本发明极大地降低了含有固体粉末的静电纺丝的难度，并且使固体粉末均匀地分散在纺丝纤维中。

Description

一种喇叭状静电纺丝喷头
技术领域
本发明涉及一种静电纺丝喷头装置，属于静电纺丝领域。
背景技术
许多国家和地区正从事静电纺丝法制备纳米纤维的研究，用静电纺丝法制得的纤维比传统的复合纺丝制得的纤维细得多，直径一般可达几十纳米至几微米之间，最小直径可达1nm。随着近年来纳米技术的不断发展，静电纺丝已成为制备纳米纤维的重要方法而备受关注。静电纺丝法应用广泛，从工业用的合成聚合物到纤维素、骨胶原、蛋白质、DNA复合体等各种原料都能进行纺丝，并可以在纺丝过程中加入抗生物质、纳米粒子等，制备出各种功能性纤维。
功能性纳米材料可以制成具有抗菌、防紫外线、远红外线、导电、阻燃、防辐射等功能的材料，为了制备含纳米材料的功能性纺织品，一般是在纺丝前将纳米粉体添加到纺丝溶液或熔体中。目前，功能性纳米粉体纤维的制备方法主要为熔体纺丝法，已经具备较为成熟的生产技术。熔体静电纺丝法制备的超细纤维具有比表面积大、孔隙率高等特点，可使纤维中的功能性纳米粒子较好地发挥其功效。
目前的静电纺丝法简单、易操作，但是有如下缺点：第一，静电纺丝难以得到彼此分离的纳米纤维长丝或短纤维；第二，传统的用毛细管进行静电纺丝，毛细管的内径一般为0.05-0.2mm，一方面加工这种极细小的微孔是很困难的，另一方面，如果在溶液或熔体中加入固体粉末状的添加剂，毛细管会出现堵塞的现象，影响静电纺丝的连续进行。
发明内容
本发明提出的一种喇叭状静电纺丝喷头，这种纺丝喷头可以进行含有固体粉末等添加剂的聚合物熔体或溶液静电纺丝，清洗方便，不易堵塞。并且可以在喷头外壁包覆加热圈，使得熔体在喷头处仍然处于比较高的温度，流动性好，为制得纳米级纤维奠定了基础。
本发明提供了一种喇叭状静电纺丝喷头，可进行含有固体粉末的聚合物熔体或溶液的静电纺丝，它包括喇叭状喷孔和圆柱内嵌件两部分，喇叭状喷孔包括上半部分的圆柱孔和与上半部分相切的下半部分圆弧孔，整个喇叭状喷孔的外壁包覆有加热圈，圆柱内嵌件与喇叭状喷孔内孔的圆柱孔配合部分切出几个等分的平面，未切除部分与喇叭状喷孔内孔的圆柱孔配合，纺丝溶液或熔体从各平面与喷孔内孔的圆柱孔的间隙中均匀流向圆弧孔内壁面，当喷孔的底端圆周均匀分布有溶液或熔体时，加上静电场后，在底端圆周就会形成多股的喷射流。
本发明提出的一种喇叭状可进行含有固体粉末的溶液或熔体静电纺丝喷头，与传统的纺丝头有明显区别，首先，它不需要加工微孔，其次，喇叭状喷孔上半部分的圆柱孔和下半部分圆弧孔相切，可使熔体或溶液从喷孔和圆柱内嵌件的配合间隙中流出时更好地流向圆弧孔的内壁面。喷孔和圆柱内嵌件的配合间隙不能太小，否则含有固体粉末的溶液或熔体容易堵塞，也不能太大，否则纺丝溶液或熔体流得太快，不能形成喷射流，合适的间隙应该是使得纺丝溶液或熔体停留在喷孔底端圆周上，而不往下滴，间隙一般可选0.8-1mm。再者，喇叭状喷孔外壁可以包覆加热圈，使得溶液或熔体在喷头处仍然处于比较高的温度，流动性好，为制得纳米级纤维奠定了基础。
圆柱内嵌件切出的均布平面后，纺丝溶液或熔体从各平面与喷孔的间隙中流出，由于各平面均匀分布在圆柱内嵌件上，并且圆弧孔内壁面为有利于溶液或熔体二次分流的环形凹槽的形式，所以溶液或熔体可以均匀分布在底端圆周上。圆弧孔内壁面也可以为有开出的纵向细槽的形式，纺丝溶液或熔体从各平面与喷孔的间隙中流出后，将熔体或溶液导流进细槽中。
附图说明
图1是本发明一种喇叭状静电纺丝喷头的组装示意图。
图2是本发明一种喇叭状静电纺丝喷头圆柱内嵌件的轴测图。
图3是本发明一种喇叭状静电纺丝喷头圆柱内嵌件的俯视图。
图中：1-喷孔；2-圆柱内嵌件；3-圆弧孔；4-底端圆周；5-平面；6-配合曲面；7-多股喷射流；8-环形凹槽；9-加热圈。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步详细阐述。
实施例1
本发明提供的一种喇叭状静电纺丝喷头可进行含有固体粉末的聚合物熔体或溶液静电纺丝，它包括喇叭状喷孔1和圆柱内嵌件2两部分，喇叭状喷孔1包括上半部分的圆柱孔和与上半部分相切的下半部分圆弧孔3，整个喇叭状喷孔的外壁包覆有加热圈9，圆柱内嵌件2与喇叭状喷孔1内孔的圆柱孔配合部分切出几个等分的平面5，未切除部分6与喇叭状喷孔1内孔的圆柱孔配合，纺丝溶液或熔体从各平面5与喇叭状喷孔1内孔的圆柱孔的间隙中流向圆弧孔3内壁面，由于各平面5均匀分布在圆柱内嵌件2上，并且圆弧孔3内壁面为有利于溶液或熔体二次分流的环形凹槽8的形式，所以纺丝液可以均匀流向圆弧孔3的底端，溶液或熔体均匀分布在底端圆周4上。
当喇叭状喷孔1的底端圆周4均匀分布有溶液或熔体时，加上静电场后，在底端圆周4就会形成多股的喷射流7。
图1和图2中，圆柱内嵌件2安装在喇叭状喷孔1上半部分的圆柱孔内。喇叭状喷孔1的内径为10mm，圆柱内嵌件2等分切出4个平面5，喇叭状喷孔1与平面5的间隙为1mm，喇叭状喷孔1的下半部分圆弧孔3与上半部分圆柱孔相切，圆弧孔3的底端圆周4的直径为14mm。喇叭状喷孔1与配合面6紧密配合。图1喷头安装在溶液或熔体纺丝装置上，纺丝原料为PP6310粉末，将它和固体粉末按比例混合均匀，加入料筒。当底端圆周4均匀分布有熔化的PP复合材料熔体时，加上静电场，多股喷射流7沿着底端圆周4均匀喷出，纺得的纤维直径在1-20μm之间，固体颗粒均匀地附着在纤维上。

Claims (2)

1.一种喇叭状静电纺丝喷头，其特征在于：它包括喇叭状喷孔(1)和圆柱内嵌件(2)两部分，喇叭状喷孔(1)包括上半部分的圆柱孔和与上半部分相切的下半部分圆弧孔(3)，整个喇叭状喷孔(1)的外壁包覆有加热圈(9)，内嵌件(2)与喇叭状喷孔(1)内孔配合部分切出几个等分的平面(5)，未切除部分(6)与喇叭状喷孔(1)内孔配合，圆弧孔内壁面有开出的纵向细槽。
2.根据权利要求1所述的一种喇叭状静电纺丝喷头，其特征在于：圆弧孔(3)内壁面为光滑曲面或者带有环形凹槽(8)的曲面。
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