CN108707983A - 一种高压熔融静电纺丝喷头 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种高压熔融静电纺丝喷头，包括固定板，所述固定板的前侧固定连接有固定环，所述固定环的内壁固定连接有隔热套管，所述隔热套管上靠近底部的内壁固定连接有陶瓷管，所述陶瓷管上靠近顶部的表面固定连接有电加热线圈，所述隔热套管上靠近顶部的右侧开设有孔一并通过孔一与电加热线圈上靠右端的表面固定连接，所述孔一的右端固定连接有接口一，所述陶瓷管的内壁固定连接有注射套筒。本发明，通过上述结构之间的配合使用，解决了在实际使用中，由于高压输气管中存在大量的高压气体，容易使熔融态下的聚合物混入空气，导致最终产出的纺丝中掺杂有气泡，对于纺丝的质量产生影响，给使用带来不便的问题。

Description

一种高压熔融静电纺丝喷头

技术领域

本发明涉及纳米纤维制备技术领域，具体为一种高压熔融静电纺丝喷头。

背景技术

纳米纤维是指直径为纳米尺度而长度较大的具有一定长径比的线状材料，此外，将纳米颗粒填充到普通纤维中对其进行改性的纤维也称为纳米纤维。狭义上讲，纳米纤维的直径介于一纳米到一百纳米之间，但广义上讲，纤维直径低于一千纳米的纤维均称为纳米纤维，纳米纤维的用途很广，制造纳米纤维的方法有很多，如拉伸法、模板合成、自组装、微相分离、静电纺丝等。其中静电纺丝法以操作简单、适用范围广、生产效率相对较高等优点而被广泛应用。静电纺丝是一种不同于常规方法的纺丝技术，它是基于高压静电场下导电流体产生高速喷射的原理发展而来的，其基本过程是，聚合物溶液或熔体在几千至几万伏的高压静电场下客服表面张力而产生带电喷射流，溶液或熔体在喷射过程中干燥、固化最终落在接收装置上形成纤维毡或其他形状的纤维结构物，现有的静电纺丝技术术存在一些缺陷，产量低，同时受溶液溶度、粘性等性能影响较大，对不溶性物质的纳米纤维生产有很大的困难，且现有的静电纺丝技术生成速度慢，不能对应大量生产，为此人们提出一种熔融静电纺丝设备，如中国专利CN105332068B所公开的一种熔融静电纺丝设备，利用高温高速空气和静电使高分子聚合物形成纳米纤维，包括喷丝模头、喷丝头、高压供电装置及接收板、高压输气管及喷丝模头盖板，喷丝模头、高压输气管及喷丝模头盖板之间形成输料室，输料室内部喷丝模头的圆周外壁上设有凸起筋，凸起筋上设有若干连同输料室与喷丝模头中部输气通道的金属导管，所述金属导管出料端上部固定设置有初级喷气管头，所述喷丝头向下延伸出喷丝模头，所述接收板位于喷丝头的下方，所述高压供电装置通过高压电源线与所述金属导管和喷丝头相连。本发明可实现微米或纳米纤维的高效率、连续化生产，生产效率高，生产成本低，可满足大批量生产及产品应用等对纳米纤维及其相关产品的需求，但是在实际使用中，由于高压输气管中存在大量的高压气体，容易使熔融态下的聚合物混入空气，导致最终产出的纺丝中掺杂有气泡，对于纺丝的质量产生影响，给使用带来不便。

发明内容

本发明的目的在于提供一种高压熔融静电纺丝喷头，对传统装置进行改进，解决了在实际使用中，由于高压输气管中存在大量的高压气体，容易使熔融态下的聚合物混入空气，导致最终产出的纺丝中掺杂有气泡，对于纺丝的质量产生影响，给使用带来不便的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种高压熔融静电纺丝喷头，包括固定板，所述固定板的前侧固定连接有固定环，所述固定环的内壁固定连接有隔热套管，所述隔热套管上靠近底部的内壁固定连接有陶瓷管，所述陶瓷管上靠近顶部的表面固定连接有电加热线圈，所述隔热套管上靠近顶部的右侧开设有孔一并通过孔一与电加热线圈上靠右端的表面固定连接，所述孔一的右端固定连接有接口一。

所述陶瓷管的内壁固定连接有注射套筒，所述注射套筒的内壁活动连接有活塞盘，所述活塞盘的上表面固定连接有提压杆，所述陶瓷管底部的出料口固定连接有导液针头，所述导液针头的侧面相适配的设有铜圈，所述铜圈的侧面与陶瓷管上靠近底部的内壁固定连接，所述铜圈的右侧固定连接有导电螺栓，所述隔热套管和陶瓷管上靠近底部的右侧分别开设有供导电螺栓固定的孔二和孔三，所述导电螺栓的右端固定连接有接口二，所述导液针头的正下方设有与地面相接的金属板。

优选的，所述固定板的前侧开设有四个定位孔，且四个定位孔在固定板上均匀分布。

优选的，所述电加热线圈在陶瓷管上为螺旋分布，且螺旋状电加热线圈的内环面与陶瓷管的表面固定连接。

优选的，所述接口一和接口二的右端分别信号连接有温控模块和电压控制模块。

优选的，所述铜圈和导液针头之间设有导热层，所述导热层由导热硅胶泥组成。

与现有技术相比，本发明的有益效果如下：

一、本发明通过固定板和固定环起到固定支撑作用，通过隔热套管起到隔热和支撑保护作用，在进行加热之前，将高分子材料的颗粒倒入注射套筒中活塞盘以下的空间中，通过陶瓷管、电加热线圈、孔一、接口一和温控模块之间的配合使用，经接口一传导使温控模块对电加热线圈进行加热操作，由于电加热线圈的表面与陶瓷管的表面为固定连接，故，陶瓷管也随即被进行加热操作，陶瓷管上的热量传导至注射套筒中后，会将注射套筒中事先放置好的高分子材料颗粒进行加热，使其由固态变为液态，待高分子材料颗粒完全处于液态后，通过导电螺栓、接口二和电压控制模块之间的配合使用，电压控制模块上的高电压由接口二和导电螺栓传到最终导入铜圈上，此时可手动下压提压杆，将注射套筒中处在活塞盘下方的液态聚合物从导液针头中被挤出，由于完全依靠熔融态聚合物之间的液压传动，避免其与空气进行接触，从而杜绝了空气混入聚合物中；当导电螺栓上的高电压导入至铜圈上后，此时金属板与大地接触，这样在导液针头和金属板之间形成高压电场，导液针头上被挤出的高分子溶液将会在电场作用下，进行拉伸和旋转，然后会形成细小的纤维降落沉积在金属板上，由于注射套筒中的高分子溶液未掺有空气，故形成细小的纤维也不会存在气泡，故能够得到符合标准的、高质量的纤维。

二、本发明通过上述结构之间的配合使用，解决了在实际使用中，由于高压输气管中存在大量的高压气体，容易使熔融态下的聚合物混入空气，导致最终产出的纺丝中掺杂有气泡，对于纺丝的质量产生影响，给使用带来不便的问题。

附图说明

图1为本发明结构示意图；

图2为本发明隔热套管的正视剖视图；

图3为本发明电加热线圈的正视图；

图4为本发明温控模块、接口一和电加热线圈之间的电路框图；

图5为本发明电压控制模块、接口二、导电螺栓和铜圈之间的电路框图。

图中：1-固定板、2-固定环、3-隔热套管、4-陶瓷管、5-电加热线圈、6-孔一、7-接口一、8-注射套筒、9-活塞盘、10-提压杆、11-导液针头、12-铜圈、13-导电螺栓、14-孔二、15-孔三、16-接口二、17-金属板、18-定位孔、19-温控模块、20-电压控制模块、21-导热层。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1至图5，本发明提供一种技术方案：一种高压熔融静电纺丝喷头，包括固定板1，固定板1的前侧开设有四个定位孔18，且四个定位孔18在固定板1上均匀分布，通过固定板1上的四个定位孔18，可以通过将螺钉穿过定位孔18实现对固定板1的精准穿插固定，固定板1的前侧固定连接有固定环2，通过固定板1和固定环2起到固定支撑作用，固定环2的内壁固定连接有隔热套管3，通过隔热套管3起到隔热和支撑保护作用，隔热套管3上靠近底部的内壁固定连接有陶瓷管4，陶瓷管4优选为具有高导热率的氧化铝陶瓷管，陶瓷管4上靠近顶部的表面固定连接有电加热线圈5，电加热线圈5在陶瓷管4上为螺旋分布，且螺旋状电加热线圈5的内环面与陶瓷管4的表面固定连接，通过螺旋状的电加热线圈5的设置，使得电加热线圈5所产生的热量能够快速传导至陶瓷管4上，隔热套管3上靠近顶部的右侧开设有孔一6并通过孔一6与电加热线圈5上靠右端的表面固定连接，孔一6的右端固定连接有接口一7，接口一7和接口二16的右端分别信号连接有温控模块19和电压控制模块20，通过温控模块19经接口一7实现对电加热线圈5的加热，通过电压控制模块20经接口二16实现对导电螺栓13导入高压，进而使铜圈12处于高压状态。

陶瓷管4的内壁固定连接有注射套筒8，注射套筒8为玻璃材质，能够承受高温，在进行加热之前，将高分子材料的颗粒倒入注射套筒8中活塞盘9以下的空间中，经接口一7传导使温控模块19对电加热线圈5进行加热操作，由于电加热线圈5的表面与陶瓷管4的表面为固定连接，故，陶瓷管4也随即被进行加热操作，陶瓷管4上的热量传导至注射套筒8中后，会将注射套筒8中事先放置好的高分子材料颗粒进行加热，使其由固态变为液态，注射套筒8的内壁活动连接有活塞盘9，活塞盘9的上表面固定连接有提压杆10，陶瓷管4底部的出料口固定连接有导液针头11，待高分子材料颗粒完全处于液态后，通过导电螺栓13、接口二16和电压控制模块20之间的配合使用，电压控制模块20上的高电压由接口二16和导电螺栓13传到最终导入铜圈12上，此时可手动下压提压杆10，将注射套筒8中处在活塞盘9下方的液态聚合物从导液针头11中被挤出，由于完全依靠熔融态聚合物之间的液压传动，避免其与空气进行接触，从而杜绝了空气混入聚合物中；当导电螺栓13上的高电压导入至铜圈12上后，此时金属板17与大地接触，这样在导液针头11和金属板17之间形成高压电场，导液针头11上被挤出的高分子溶液将会在电场作用下，进行拉伸和旋转，然后会形成细小的纤维降落沉积在金属板17上，由于注射套筒8中的高分子溶液未掺有空气，故形成细小的纤维也不会存在气泡，故能够得到符合标准的、高质量的纤维，导液针头11的侧面相适配的设有铜圈12，铜圈12和导液针头11之间设有导热层21，导热层21由导热硅胶泥组成，通过导热层21的设置，使得铜圈12上的热量能够通过导热层21传至导液针头11上，使其能够保持高温状态，同时硅泥可以有具有一定的弹性，能填充一定的空隙，而又具有弹性，不会让周围的材料受热后裂开，使铜圈12和导热针头11之间保持一定的安全间隙，铜圈12的侧面与陶瓷管4上靠近底部的内壁固定连接，铜圈12的右侧固定连接有导电螺栓13，隔热套管3和陶瓷管4上靠近底部的右侧分别开设有供导电螺栓13固定的孔二14和孔三15，导电螺栓13的右端固定连接有接口二16，导液针头11的正下方设有与地面相接的金属板17。

工作原理：该高压熔融静电纺丝喷头在使用时，在进行加热之前，将高分子材料的颗粒倒入注射套筒8中活塞盘9以下的空间中，通过陶瓷管4、电加热线圈5、孔一6、接口一7和温控模块19之间的配合使用，经接口一7传导使温控模块19对电加热线圈5进行加热操作，由于电加热线圈5的表面与陶瓷管4的表面为固定连接，故，陶瓷管4也随即被进行加热操作，陶瓷管4上的热量传导至注射套筒8中后，会将注射套筒8中事先放置好的高分子材料颗粒进行加热，使其由固态变为液态，待高分子材料颗粒完全处于液态后，通过导电螺栓13、接口二16和电压控制模块20之间的配合使用，电压控制模块20上的高电压由接口二16和导电螺栓13传到最终导入铜圈12上，此时可手动下压提压杆10，将注射套筒8中处在活塞盘9下方的液态聚合物从导液针头11中被挤出，由于完全依靠熔融态聚合物之间的液压传动，避免其与空气进行接触，从而杜绝了空气混入聚合物中；当导电螺栓13上的高电压导入至铜圈12上后，此时金属板17与大地接触，这样在导液针头11和金属板17之间形成高压电场，导液针头11上被挤出的高分子溶液将会在电场作用下，进行拉伸和旋转，然后会形成细小的纤维降落沉积在金属板17上，由于注射套筒8中的高分子溶液未掺有空气，故形成细小的纤维也不会存在气泡，故能够得到符合标准的、高质量的纤维，解决了在实际使用中，由于高压输气管中存在大量的高压气体，容易使熔融态下的聚合物混入空气，导致最终产出的纺丝中掺杂有气泡，对于纺丝的质量产生影响，给使用带来不便的问题。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (5)

1.一种高压熔融静电纺丝喷头，其特征在于：包括固定板(1)，所述固定板(1)的前侧固定连接有固定环(2)，所述固定环(2)的内壁固定连接有隔热套管(3)，所述隔热套管(3)上靠近底部的内壁固定连接有陶瓷管(4)，所述陶瓷管(4)上靠近顶部的表面固定连接有电加热线圈(5)，所述隔热套管(3)上靠近顶部的右侧开设有孔一(6)并通过孔一(6)与电加热线圈(5)上靠右端的表面固定连接，所述孔一(6)的右端固定连接有接口一(7)；

所述陶瓷管(4)的内壁固定连接有注射套筒(8)，所述注射套筒(8)的内壁活动连接有活塞盘(9)，所述活塞盘(9)的上表面固定连接有提压杆(10)，所述陶瓷管(4)底部的出料口固定连接有导液针头(11)，所述导液针头(11)的侧面相适配的设有铜圈(12)，所述铜圈(12)的侧面与陶瓷管(4)上靠近底部的内壁固定连接，所述铜圈(12)的右侧固定连接有导电螺栓(13)，所述隔热套管(3)和陶瓷管(4)上靠近底部的右侧分别开设有供导电螺栓(13)固定的孔二(14)和孔三(15)，所述导电螺栓(13)的右端固定连接有接口二(16)，所述导液针头(11)的正下方设有与地面相接的金属板(17)。

2.根据权利要求1所述的一种高压熔融静电纺丝喷头，其特征在于：所述固定板(1)的前侧开设有四个定位孔(18)，且四个定位孔(18)在固定板(1)上均匀分布。

3.根据权利要求1所述的一种高压熔融静电纺丝喷头，其特征在于：所述电加热线圈(5)在陶瓷管(4)上为螺旋分布，且螺旋状电加热线圈(5)的内环面与陶瓷管(4)的表面固定连接。

4.根据权利要求1所述的一种高压熔融静电纺丝喷头，其特征在于：所述接口一(7)和接口二(16)的右端分别信号连接有温控模块(19)和电压控制模块(20)。

5.根据权利要求1所述的一种高压熔融静电纺丝喷头，其特征在于：所述铜圈(12)和导液针头(11)之间设有导热层(21)，所述导热层(21)由导热硅胶泥组成。