CN103866404B - 混合物纳米纤维纺丝喷头装置 - Google Patents

Abstract

混合物纳米纤维纺丝喷头装置，涉及静电纺丝喷头。包括喷头支座、空心锥喷头、喷头腔体、喷头联接轴、传动齿轮、轴承、内针头、内针头套、外针头、外针头座、电极、电机和驱动齿轮；喷头腔体与喷头支座固连，空心锥喷头后部穿过喷头支座前端，空心锥喷头后部与喷头腔体转动配合，空心锥喷头后端与喷头联接轴前端连接，内针头套套设于内针头后部，内针头套与喷头联接轴后端中心通孔转动配合，内针头穿过喷头联轴器，内针头位于空心锥喷头内，传动齿轮设于喷头联接轴后端外壁，外针头座与喷头腔体固连，外针头面对空心锥喷头外壁，电极与空心锥喷头触接，电机安装在喷头支座上，电机输出轴上的驱动齿轮与传动齿轮啮合，内外针头和电极外接电源。

Description

混合物纳米纤维纺丝喷头装置

技术领域

本发明涉及一种静电纺丝喷头，尤其是涉及一种混合物纳米纤维纺丝喷头装置。

背景技术

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。

传统的静电纺丝技术是一项制备纳米纤维应用最广泛的技术，其利用高压静电发生器产生几千伏甚至几十千伏的高压静电在聚合物溶液或熔体中施加压力，使针头顶端液滴变形形成泰勒锥。当电场力达到临界值时，即可克服表面张力，喷射射流，射流在电场中卷绕，弯曲，最后固化在接收板上。然而，在传统的静电纺丝中，针尖喷头式的静电纺丝产量小，采用多针尖喷头式静电纺丝装置虽在一定程度上提高了产量，但由于喷丝头之间的间距小，易产生静电干扰，使得纺丝过程不稳定，且有的喷丝头不进行纺丝。低产率，均一性差是电纺丝不能大规模的工业化生产或者应用的主要原因。文献[1]（[1]OODosunmu,GGChase,WKataphinan,etal.Nanotechnology.2006;11:1123-7.）用多孔管作为喷头制备了纳米纤维，用这种方法产量比传统的静电纺丝提高了250倍左右。然而，这种方法的制备过程是不稳定的，且多孔管堵塞的问题也难以解决。文献[2]（[2]WeitzRT,HamauL,RauschenbachS,etal.NanoLett.2008;8:1187-91.）用无喷头的尖锥作为喷头,提供了一种高效,简便的静电纺丝的装置。然而,以这种方式制作的纤维直径是不统一，从25nm到500mm不等，均一性较低。中国专利CN200810153891.9报道了一种非织造不批量电纺装置，该装置采用浸入在聚合物溶液的圆周外表铸有锥形螺纹的金属滚筒为喷射头，以代替传统针尖喷头进行纺丝，产量虽显著提高，但其存在喷射电压阈值高的缺点，且不能同时纺出含有两种物质的纳米纤维.

有鉴于此，本发明提出了一种新型的静电纺丝喷头装置，使用该喷头进行纺丝，产率较传统针尖电纺喷头有极大的提高，无喷头堵塞问题，纺出的纳米纤维直径的均一性良好。且可同时纺出含有两种不同物质的纳米纤维。

发明内容

本发明的目的是提供可提高静电纺丝设备产率和纺出纤维均一性，可同时纺出含有两种不同物质的混合物纳米纤维的一种混合物纳米纤维纺丝喷头装置。

本发明包括喷头支座、空心锥喷头、喷头腔体、喷头联接轴、传动齿轮、轴承、内针头、内针头套、外针头、外针头座、电极、电机和驱动齿轮；

所述喷头腔体与喷头支座固连，空心锥喷头后部穿过喷头支座前端，空心锥喷头后部与喷头腔体转动配合，空心锥喷头后端与喷头联接轴前端连接，喷头联轴器设有中心通孔，内针头套套设于内针头后部，内针头套与喷头联接轴后端中心通孔转动配合，内针头穿过喷头联轴器，内针头位于空心锥喷头内，传动齿轮设于喷头联接轴后端外壁，外针头设于外针头座上，外针头座与喷头腔体固连，外针头面对空心锥喷头外壁，电极与空心锥喷头触接，电机安装在喷头支座上，电机输出轴设有驱动齿轮，驱动齿轮与传动齿轮啮合，内针头、外针头和电极均外接直流高压电源。

所述喷头支座前端设有通孔，空心锥喷头后部位于喷头支座的通孔中。

所述空心锥喷头后部通过轴承与喷头腔体转动配合。

所述内针头套与喷头联接轴后端中心通孔也通过轴承转动配合。

所述电机通过电机支架安装在喷头支座上。

所述电极为带弹簧的碳电极，带弹簧的碳电极安装在设于喷头支座底部的电极套中。

与现有技术比较，本发明的工作原理及有益效果如下：

纺丝时，将内针头（外针头）接高压直流电源正极，将纺丝收集板接高压直流电源负极，溶液或熔体从内针头或外针头流向空心锥喷头，溶液均匀旋涂在锥体表面,在旋转过程中由于离心力和粘附力的共同作用下，液体会形变,并从锥喷头小端流至大端圆周，后在静电作用力下形成电纺丝。本发明由于拥有内外两个针头，因此可同时或单独通过内外针头向空心锥喷头内、外壁注入纺丝溶液。当使用内外针头同时向空心锥喷头注入溶液时可以纺出混合物纳米纤维，即包含两种不同种类的纳米纤维产物。外针头通过外针头座固定于喷头支座上，保持与喷头支座的相对静止。喷头联接轴旋转时，内针头保持静止。喷头联轴器在旋转时喷头腔体保持静止。电机旋转通过齿轮传递，带动喷头联轴器和空心锥喷头旋转。当空心锥喷头旋转时，电极与空心锥喷头的圆柱台阶表面保持接触，进行导电。由于锥喷头大端圆周上可形成大量的均匀排布的泰勒锥（相当于传统针尖喷头圆环阵列排布）因此，本发明可提高静电纺丝设备产率，同时由于圆周上每个泰勒锥受的电场作用几乎相同，因此纺出纤维均一性高，并且可同时纺出含有两种不同物质的混合物纳米纤维的一种混合物纳米纤维纺丝喷头装置。

附图说明

图1为本发明实施例结构立体示意图之一。

图2为本发明实施例结构立体示意图之二。

图3为本发明实施例结构分解示意图。

具体实施方式

参见图1～3，本实施例包括喷头支座12、空心锥喷头1、喷头腔体2、喷头联接轴4、传动齿轮7、轴承8、内针头9、内针头套10、外针头5、外针头座6、电极、电机14和驱动齿轮15。

喷头腔体2与喷头支座12固连，喷头支座12前端设有通孔，空心锥喷头1后部位于喷头支座12的通孔中。空心锥喷头1后部穿过喷头支座12前端，空心锥喷头1后部通过2个轴承3与喷头腔体2转动配合。空心锥喷头1后端与喷头联接轴4前端连接，喷头联轴器4设有中心通孔，内针头套10套设于内针头9后部，内针头套10与喷头联接轴4后端中心通孔通过轴承8转动配合。内针头9穿过喷头联轴器4，内针头9位于空心锥喷头1内，传动齿轮7设于喷头联接轴4后端外壁，外针头5设于外针头座6上，外针头座6与喷头腔体2固连，外针头5面对空心锥喷头1外壁，电极与空心锥喷头1触接，电极接直流高压电源，电机14安装在喷头支座12上，电机14输出轴设有驱动齿轮15，驱动齿轮15与传动齿轮7啮合。内针头9、外针头5和电极均外接直流高压电源（未画出）。

所述电机14通过电机支架13安装在喷头支座12上。

所述电极为带弹簧的碳电极，带弹簧的碳电极安装在设于喷头支座12底部的电极套11中。

Claims (6)

1.混合物纳米纤维纺丝喷头装置，其特征在于，包括喷头支座、空心锥喷头、喷头腔体、喷头联接轴、传动齿轮、轴承、内针头、内针头套、外针头、外针头座、电极、电机和驱动齿轮；

喷头腔体与喷头支座固连，空心锥喷头后部穿过喷头支座前端，空心锥喷头后部与喷头腔体转动配合，空心锥喷头后端与喷头联接轴前端连接，喷头联接轴设有中心通孔，内针头套套设于内针头后部，内针头套与喷头联接轴后端中心通孔转动配合，内针头穿过喷头联接轴，内针头位于空心锥喷头内，传动齿轮设于喷头联接轴后端外壁，外针头设于外针头座上，外针头座与喷头腔体固连，外针头面对空心锥喷头外壁，电极与空心锥喷头触接，电机安装在喷头支座上，电机输出轴设有驱动齿轮，驱动齿轮与传动齿轮啮合，内针头、外针头和电极均外接直流高压电源。

2.如权利要求1所述混合物纳米纤维纺丝喷头装置，其特征在于，所述喷头支座前端设有通孔，空心锥喷头后部位于喷头支座的通孔中。

3.如权利要求1所述混合物纳米纤维纺丝喷头装置，其特征在于，所述空心锥喷头后部通过轴承与喷头腔体转动配合。

4.如权利要求1所述混合物纳米纤维纺丝喷头装置，其特征在于，所述内针头套与喷头联接轴后端中心通孔也通过轴承转动配合。

5.如权利要求1所述混合物纳米纤维纺丝喷头装置，其特征在于，所述电机通过电机支架安装在喷头支座上。

6.如权利要求1所述混合物纳米纤维纺丝喷头装置，其特征在于，所述电极为带弹簧的碳电极，带弹簧的碳电极安装在设于喷头支座底部的电极套中。