CN114855286B - 一种无针静电纺丝装置 - Google Patents

一种无针静电纺丝装置 Download PDF

Info

Publication number
CN114855286B
CN114855286B CN202210581423.1A CN202210581423A CN114855286B CN 114855286 B CN114855286 B CN 114855286B CN 202210581423 A CN202210581423 A CN 202210581423A CN 114855286 B CN114855286 B CN 114855286B
Authority
CN
China
Prior art keywords
spinning
cavity
liquid
electrode
solution
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN202210581423.1A
Other languages
English (en)
Other versions
CN114855286A (zh
Inventor
牛海涛
周华
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Jiangsu New Vision Advanced Functional Fiber Innovation Center Co ltd
Qingdao University
Original Assignee
Jiangsu New Vision Advanced Functional Fiber Innovation Center Co ltd
Qingdao University
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Jiangsu New Vision Advanced Functional Fiber Innovation Center Co ltd, Qingdao University filed Critical Jiangsu New Vision Advanced Functional Fiber Innovation Center Co ltd
Priority to CN202210581423.1A priority Critical patent/CN114855286B/zh
Publication of CN114855286A publication Critical patent/CN114855286A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN114855286B publication Critical patent/CN114855286B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • D—TEXTILES; PAPER
    • D01—NATURAL OR MAN-MADE THREADS OR FIBRES; SPINNING
    • D01D—MECHANICAL METHODS OR APPARATUS IN THE MANUFACTURE OF ARTIFICIAL FILAMENTS, THREADS, FIBRES, BRISTLES OR RIBBONS
    • D01D5/00—Formation of filaments, threads, or the like
    • D01D5/0007—Electro-spinning
    • D01D5/0061—Electro-spinning characterised by the electro-spinning apparatus
    • D01D5/0069—Electro-spinning characterised by the electro-spinning apparatus characterised by the spinning section, e.g. capillary tube, protrusion or pin
    • D—TEXTILES; PAPER
    • D01—NATURAL OR MAN-MADE THREADS OR FIBRES; SPINNING
    • D01D—MECHANICAL METHODS OR APPARATUS IN THE MANUFACTURE OF ARTIFICIAL FILAMENTS, THREADS, FIBRES, BRISTLES OR RIBBONS
    • D01D5/00—Formation of filaments, threads, or the like
    • D01D5/0007—Electro-spinning
    • D01D5/0061—Electro-spinning characterised by the electro-spinning apparatus
    • D01D5/0092—Electro-spinning characterised by the electro-spinning apparatus characterised by the electrical field, e.g. combined with a magnetic fields, using biased or alternating fields
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P70/00—Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
    • Y02P70/50—Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product
    • Y02P70/62—Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product related technologies for production or treatment of textile or flexible materials or products thereof, including footwear

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Textile Engineering (AREA)
  • Spinning Methods And Devices For Manufacturing Artificial Fibers (AREA)

Abstract

本申请公开了一种无针静电纺丝装置，包括喷丝头和纺丝电极，其中，喷丝头用于输送、分配纺丝溶液，喷丝头设有开口，纺丝电极设于开口处，纺丝电极用于沿预设方向旋转，以激发纺丝溶液形成溶液射流；喷丝头包括内壳体和外壳体，内壳体用于形成储存纺丝溶液的供液腔体，外壳体用于与内壳体形成供纺丝溶液回流的回液腔体，且供液腔体与回液腔体隔开。上述无针静电纺丝装置能够实现纺丝溶液在纺丝电极上的均匀、可控分布；同时，能够回收再利用未被带入纺丝区的纺丝溶液，这样能够保证纳米纤维膜的产量、均匀性和质量稳定性。

Description

一种无针静电纺丝装置
技术领域
本申请涉及静电纺丝技术领域，特别涉及一种无针静电纺丝装置。
背景技术
众所周知，静电纺丝是一种高效制备连续纳米纤维的技术，具有原料选择范围广泛、工艺简单、生产效率高、纤维形貌可控性好等优点。静电纺丝过程是通过静电场力将纺丝液形成泰勒锥和射流，并在电荷斥力、重力、表面张力和电场力的共同作用下使射流被拉伸细化，最终形成纳米纤维沉积在接收基材上。
现有技术中，无针静电纺丝是一种新型静电纺丝技术，具有纤维产量高、设备结构简单、使用与维护容易等优点。与常规针式静电纺丝技术相比，无针静电纺丝能够大幅度提高纳米纤维的产量，在近几年被广泛应用。然而，目前无针静电纺丝技术还存在许多问题，比如，无针静电纺丝喷丝头暴露溶液表面较大，溶剂挥发造成溶液性质变化，影响纳米纤维质量稳定性；此外，大幅宽喷丝头供液不匀仍是当前静电纺丝设备、喷丝头内部残留溶液对新鲜纺丝液的影响都是静电纺丝技术持续发展需要解决的难题。
因此，如何避免由于现有的无针静电纺丝装置无法稳定生成高质量纳米纤维而导致无法满足生产和使用需求，是本领域技术人员目前需要解决的技术问题。
发明内容
本申请的目的是提供一种无针静电纺丝装置，能够保证生产的纳米纤维膜的均匀性和质量稳定性，从而满足生产和使用需求。
为实现上述目的，本申请提供一种无针静电纺丝装置，包括：
喷丝头，用于输送、分配纺丝溶液，喷丝头设有开口；
纺丝电极，设于开口处，用于沿预设方向旋转，以激发纺丝溶液形成溶液射流；
其中，喷丝头包括：
内壳体，用于形成储存纺丝溶液的供液腔体；
外壳体，用于与内壳体形成供纺丝溶液回流的回液腔体；
供液腔体与回液腔体隔开，供液腔体中的纺丝溶液由开口溢出后，一部分经纺丝电极形成溶液射流，另一部分流入回液腔体。
在一些实施例中，外壳体靠近纺丝电极的端部朝内壳体的一侧弯曲。
在一些实施例中，任一回液腔体包括第一通道和第二通道，第一通道位于开口与第二通道之间，且第一通道比第二通道窄。
在一些实施例中，供液腔体的顶部设有溢出口，供液腔体包括第一腔和第二腔，第一腔位于溢出口与第二腔之间，且第一腔的尺寸沿供液腔体中纺丝溶液的流动方向渐缩。
在一些实施例中，内壳体与外壳体的数量均为两个，任一外壳体和与之相对的内壳体之间形成回液腔体。
在一些实施例中，两个回液腔体的结构和尺寸相同。
在一些实施例中，喷丝头沿其轴线方向的两端设有堵头，各堵头可拆卸地安装于内壳体和/或外壳体。
在一些实施例中，两个内壳体择一接触纺丝电极。
在一些实施例中，喷丝头还包括：
进液口，与供液腔体连通，用于连接储液桶；
排液口，与回液腔体连通，用于连接回液桶。
在一些实施例中，纺丝电极为轴对称形状，纺丝电极的轴线平行于开口的中心线。
相对于上述背景技术，本申请实施例所提供的无针静电纺丝装置，包括喷丝头和纺丝电极，其中，喷丝头用于输送和分配纺丝溶液，喷丝头设有开口，纺丝电极设于开口处，纺丝电极用于沿预设方向旋转，以激发纺丝溶液形成溶液射流。进一步地，喷丝头包括内壳体和外壳体，其中，内壳体用于形成储存纺丝溶液的供液腔体，外壳体用于与内壳体形成供纺丝溶液回流的回液腔体，其中，供液腔体与回液腔体二者不连通或隔开，供液腔体与回液腔体作为两个独立的腔体运作。这样一来，供液腔体中的纺丝溶液由开口溢出后，一部分经纺丝电极形成溶液射流，另一部分流入回液腔体。相较于传统无针静电纺丝装置，本申请实施例所提供的无针静电纺丝装置，其喷丝头能够将纺丝溶液连续输送并分配到纺丝电极的位置，实现纺丝溶液在纺丝电极上的均匀、可控分布，从而保证部分纺丝溶液经纺丝电极形成的溶液射流的质量，从而保证后续纺丝质量；与此同时，未被纺丝电极形成溶液射流的部分纺丝溶液，能够被回收再利用。也就是说，喷丝头能够将纺丝液连续输送并分配到纺丝电极的位置，实现纺丝液在纺丝电极上的均匀、可控分布，以及多余溶液回收再利用，同时，喷丝头的密闭纺丝环境以及纺丝液和残留溶液分离的特点可有效防止纺丝液性质变化对纺丝过程、纳米纤维质量的影响。此外，喷丝头在工作的过程中能够实现纺丝电极的自清洁，避免长时间连续工作纺丝电极上残余纺丝溶液浓度过高而导致固化的情况发生，影响纳米纤维的成型质量。综上，上述设置方式可有效防止纺丝溶液性质变化对纺丝过程、纳米纤维质量的影响，并能够保证在生产宽幅纳米纤维膜时纳米纤维膜的产量、均匀性和质量稳定性。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
图1为本申请实施例中无针静电纺丝装置的结构示意图；
图2为图1所示的无针静电纺丝装置中第一种喷丝头和纺丝电极的装配结构示意图；
图3为图2中A部分的放大示意图；
图4为第二种喷丝头和纺丝电极的装配结构示意图；
图5为第三种喷丝头和纺丝电极的装配结构示意图；
图6为图2所示第一种喷丝头和纺丝电极装配时的尺寸标注示意图；
图7为图1所示的无针静电纺丝装置中第一种喷丝头长度方向示意图；
图8为一组喷丝头线性排列示意图；
图9为本申请实施例中无针静电纺丝装置制得的聚乙烯醇纳米纤维的电镜示意图。
其中：
1-喷丝头、2-纺丝电极、3-纺丝区、4-收集电极、5-储液桶、6-回液桶、7-第二输液泵、8-第一输液泵、9-高压电源、10-进液口、11-排液口、12-内壳体、13-供液腔体、14-溢出口、15-回液腔体、16-端部、17-堵头。
具体实施方式
下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请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申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，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，都属于本申请保护的范围。
为了使本技术领域的技术人员更好地理解本申请方案，下面结合附图和具体实施方式对本申请作进一步的详细说明。
需要说明的是，下文所述的“上端、下端、左侧、右侧”等方位词都是基于说明书附图所定义的。
请参考图1至图9，图1为本申请实施例中无针静电纺丝装置的结构示意图；图2为图1所示的无针静电纺丝装置中第一种喷丝头和纺丝电极的装配结构示意图；图3为图2中A部分的放大示意图；图4为第二种喷丝头和纺丝电极的装配结构示意图；图5为第三种喷丝头和纺丝电极的装配结构示意图；图6为图2所示第一种喷丝头和纺丝电极装配时的尺寸标注示意图；图7为图1所示的无针静电纺丝装置中第一种喷丝头长度方向示意图；图8为一组喷丝头线性排列示意图；图9为本申请实施例中无针静电纺丝装置制得的聚乙烯醇纳米纤维的电镜示意图。
本申请实施例所提供的无针静电纺丝装置，包括喷丝头1、纺丝电极2和收集电极4，其中，喷丝头1用于输送、分配纺丝溶液，喷丝头1设有开口，纺丝电极2设于开口处，纺丝电极2用于沿预设方向旋转，以激发纺丝溶液形成溶液射流，纺丝电极2与喷丝头1配合进行静电纺丝，收集电极4朝向纺丝电极2设置，收集电极4用于沿预设方向旋转，以收集由溶液射流形成的纳米纤维。
需要注意的是，纺丝电极2的轴线平行于收集电极4的轴线，纺丝电极2的轴线方向与收集电极4的轴线方向相同。所谓纺丝电极2沿预设方向旋转是指纺丝电极2绕其轴线方向旋转，所谓收集电极4沿预设方向旋转是指收集电极4绕其轴线方向旋转。当然，收集电极4也可以有其他设置方式，比如收集电极4也可以为静止平板结构或者运动网链结构，本文对此并不做具体限制。
需要说明的是，纺丝电极2和高压电源9连接，纺丝电极2和收集电极4二者在电场的作用下形成有纺丝区3，纺丝电极2激发纺丝溶液形成溶液射流后，溶液射流在纺丝区3受静电场力、粘滞阻力、表面张力等作用下不断细化，形成纳米纤维，最终形成纤维聚集体沉积到收集电极4上。根据需要，纺丝电极2与收集电极4之间的距离在100mm到500mm之间。
进一步地，喷丝头1包括内壳体12和外壳体，其中，内壳体12用于形成储存纺丝溶液的供液腔体13，外壳体用于与内壳体12形成供纺丝溶液回流的回液腔体15。
其中，供液腔体13与回液腔体15为独立、不连通的两个腔体。供液腔体13与回液腔体15内部溶液不连通或隔开，用于进行纺丝的溶液与纺丝残留的溶液分离；供液腔体13、回液腔体15、纺丝电极2的基面是平行且水平的；供液腔体13由内壳体12构成，上端开口，底部有进液口10，回液腔体15由外壳体与内壳体12形成，底部具有排液口11。
这样一来，供液腔体13中的纺丝溶液由开口溢出后，一部分经纺丝电极2形成溶液射流，并进一步被纺丝电极2带入纺丝电极2与收集电极4之间的纺丝区3进行纺丝；另一部分流入回液腔体15。
相较于传统无针静电纺丝装置，本申请实施例所提供的无针静电纺丝装置，其喷丝头1能够将纺丝溶液连续输送并分配到纺丝电极2的位置，实现纺丝溶液在纺丝电极2上的均匀、可控分布，从而保证被纺丝电极2带入纺丝区3的部分纺丝溶液的纺丝质量；与此同时，未被纺丝电极2形成溶液射流的部分纺丝溶液，能够被回收再利用。也就是说，喷丝头1能够将纺丝液连续输送并分配到纺丝电极2的位置，实现纺丝液在纺丝电极2上的均匀、可控分布，以及多余溶液回收再利用，同时，喷丝头1的密闭纺丝环境以及纺丝液和残留溶液分离的特点可有效防止纺丝液性质变化对纺丝过程、纳米纤维质量的影响。此外，喷丝头1在工作的过程中能够实现纺丝电极2的自清洁，避免长时间连续工作纺丝电极2上残余纺丝溶液浓度过高而导致固化的情况发生，影响纳米纤维的成型质量。综上，上述设置方式可有效防止纺丝溶液性质变化对纺丝过程、纳米纤维质量的影响，并能够保证在生产宽幅纳米纤维膜时纳米纤维膜的产量、均匀性和质量稳定性。
当然，根据实际需要，纺丝电极2与喷丝头1二者可形成一个封闭空间，供液腔体13、回液腔体15位于封闭空间的内部；这样可以保证喷丝头1内部溶液不挥发、溶液性质稳定，有利于静电纺丝过程中纤维质量稳定性好。
在一些实施例中，喷丝头1为长条形，其截面为梯形。喷丝头1的外壳体靠近纺丝电极2的端部16朝内壳体12的一侧弯曲形成开口，开口沿水平方向设置，端部16与竖直线的夹角α为10度至90度。
这样一来，端部16向内弯曲的设计可以进一步保证喷丝头1内部溶液不挥发、溶液性质稳定，有利于静电纺丝过程中纤维质量稳定性好。
在喷丝头1中，供液腔体13截面为规则或不规则多边形，供液腔体13由两个相对设置的内壳体12构成；供液腔体13的上端形成一个溢出口14，溢出口沿水平方向设置；溢出口14的宽度W2为2mm至30mm，溢出口14与纺丝电极2的距离D2为0mm至5mm。
可以理解的是，纺丝溶液在供液腔体13内部沿喷丝头1长度方向均匀分布，同步升高；供液腔体13上部的溢出口14能够借助纺丝液表面张力、粘度、输液泵的推力使输送的纺丝液在溢出口14处形成沿喷丝头1长度方向均匀分布的溶液长条。
为了便于进液，喷丝头1还包括进液口10，进液口10与供液腔体13连通，进液口10通过绝缘管道连接储液桶5，绝缘管道上使用第一输液泵8能够将纺丝液连续输送给纺丝电极2。
在喷丝头1中，回液腔体15由喷丝头1的外壳体和内壳体12构成，截面为不规则多边形。
在一些实施例中，任一回液腔体15包括第一通道和第二通道，第一通道位于开口与第二通道之间，且第一通道比第二通道窄。
也就是说，回液腔体15上面通道窄，下面部分通道宽，窄通道能够缩小喷丝头1宽度尺寸以及进一步阻止空气流通，降低喷丝头1对静电场和纺丝过程干扰以及防止回液腔体15中溶剂的挥发。
为了便于排液，喷丝头1还包括排液口11，排液口11与回液腔体15连通，排液口11通过底部绝缘管道连接回液桶6，底部绝缘管道设有第二输液泵7，使用第二输液泵7回收回液腔体15中的纺丝残留溶液。
在一些实施例中，供液腔体13的顶部设有溢出口14，供液腔体13包括第一腔和第二腔，第一腔位于溢出口14与第二腔之间，且第一腔的尺寸(宽度)沿供液腔体13中纺丝溶液的流动方向渐缩。理论上，第二腔的尺寸越大越好，第一腔的尺寸比第二腔的尺寸小。
在一些实施例中，内壳体12与外壳体的数量均为两个，任一外壳体和与之相对的内壳体12之间形成回液腔体15。也就是说，喷丝头1包括两个回液腔体15和一个供液腔体13，两个回液腔体15位于供液腔体13的两侧，且两个回液腔体15的结构和尺寸相同。
当然，两个回液腔体15的结构和尺寸也可以不相同。本文对此并不做具体限制。
这样一来，供液腔体13位于两个回液腔体15中间，多余没有被纺丝的溶液将自动流入回液腔体15，输送到回液桶6保存起来再次使用。
在一些实施例中，喷丝头1沿其轴线方向的两端设有堵头17，各堵头17可拆卸地安装于内壳体12和/或外壳体。也就是说，喷丝头1长度方向的两端堵头17是活动连接的，可以拆下来对喷丝头1内部的供液腔体13、回液腔体15进行清洗。
这样一来，喷丝头1在工作的过程中能够实现纺丝电极2的自清洁，避免长时间连续工作纺丝电极2上残余溶液浓度过高而固化的情况发生。喷丝头1可拆卸进行清洗。
在一些实施例中，纺丝电极2为轴对称形状，如圆棒、球、圆盘等形状，纺丝电极2的轴线平行于开口的中心线。
使用长棒电极纺丝，纺丝电极具有曲率半径小，电场强度高的优点，能够在较低的电压下开始纺丝，具有纳米纤维产量高的特点。在长度方向产生的静电场分布均匀，生产的纳米纤维直径小，纤维直径变化小，纤维在电极长度方向分布均匀。
具体地说，纺丝电极2绕轴向转动将供液腔体13上端溢出口14输送的纺丝液均匀分布在电极表面；纺丝电极2的直径Φ在3mm至50mm之间，纺丝电极2与喷丝头1的端部16之间的间距D1为0.1mm至10mm，工作的时候纺丝电极2和喷丝头1的端部16的间隙充满纺丝溶液，能够有效阻止供液腔体13内部溶剂挥发，保持溶液性质稳定；供液腔体13开口处的溶液会被旋转的纺丝电极2带走，没有被及时带走的溶液沿供液腔体13的外壁向下流入回液腔体15；纺丝电极2带着纺丝液从喷丝头1的开口旋转出来，进行静电纺丝，纺丝电极2的溶液不断被消耗，最终转到开口下面重新加载溶液，随着纺丝电极2的转动实现连续静电纺丝。
在一些实施例中，纺丝电极2顶端比喷丝头1顶端高出2mm-40mm，纺丝电极2的转速在0.1–60rpm之间，纺丝电极2的表面可以圆滑或有凸起、沟槽，纺丝电极2与喷丝头1的开口的左侧和右侧的间距可以相同也可以不同。在不同时，纺丝电极2旋转出来喷丝头1的开口的一侧携带溶液多间距大，纺丝电极2旋转进入喷丝头1的开口的一侧溶液被纺丝消耗，间距小。
当然，根据实际需要，可通过增加内壳体12右侧的上沿的高度使之与顺时针旋转的纺丝电极2右侧接触对其进行清洁，或者反之增加内壳体12左侧高度对逆时针旋转的纺丝电极2左侧进行清洁，清洁下的溶液进入回液腔体15被回收。
这样一来，纺丝溶液储存在供液腔体13内部，纺丝残留液体储存在回液腔体15内部，残留溶液和纺丝溶液不混合，两种溶液完全分离，电极纺丝状态稳定；供液腔体13的水平设计、纺丝电极2的旋转、供液腔体13与纺丝电极2之间的细小间隙能够在纺丝电极整个长度方向均匀涂液，确保纺丝电极上每个点的纺丝状态一致。
本实施例使用的喷丝头1中两个内壳体12择一与纺丝电极2接触，在纺丝电极2旋转的过程中，对纺丝电极2进行清洁。制备得到的PVA纳米纤维的平均直径为300nm，平均产量为25.4g/h。
当然，根据实际需要，两个内壳体12的顶部也可以设置为与纺丝电极2保持相应的间距，且内壳体12的顶部具有弧面，用于匹配纺丝电极2的外圆面，内壳体12的厚度根据需要设置，本文对此并不做具体限制。
在一些实施例中，喷丝头1高度H1至少为20mm，喷丝头1宽度W1至少为10mm，喷丝头1长度至少为20mm，当喷丝头1长度超过400mm时，每400mm时有一组进液口10和排液口11，以保证在长喷丝头1在整个长度方向能够均匀输送和排走纺丝液。
在一些实施例中，喷丝头1在垂直于长度方向的数量大于等于1。
在一些实施例中，收集电极4用于收集产生的纳米纤维，可以接地或接与纺丝电极相反的电势；与纺丝电极连接的高压电源9，可对纺丝电极2充电，使纺丝电极2和收集电极4之间产生电位差；高压电源9连接到纺丝电极2的轴进行纺丝充电。
在一些实施例中，喷丝头1的外壳体使用聚四氟乙烯、聚丙烯、无机材料等绝缘材料加工成的，使用的材料不溶解于纺丝使用的溶剂中；内壳体12使用不锈钢、聚四氟乙烯、聚丙烯、陶瓷等耐腐蚀材料，使用的材料不溶解于纺丝使用的溶剂中；纺丝电极2使用不锈钢等耐腐蚀、高强度金属材料，使用的材料不溶解于纺丝使用的溶剂中；收集电极4可以采用各种不同形式，包括平板、网链、纺织品或辊筒。
下面结合优选的实施例具体说明。
喷丝头1的宽度W1为30mm，高度H1为40mm，高度H2为6mm，纺丝电极2直径Φ为10mm，供液腔体13宽度W2为6mm，喷丝头1与纺丝电极2间距D1为0.6mm，供液腔体13与纺丝电极2间距D2为1mm；纺丝电极2长度为180mmm，材质为不锈钢。喷丝头长度200mm，材质为聚四氟乙烯塑料。静电纺丝使用聚乙烯醇聚合物(平均分子量为146000至186000，96％被水解)，聚乙烯醇水溶液粘度为1200mPas。当进行纺丝时，高压电源9对纺丝电极2上聚合物溶液充电，在纺丝电极2与收集电极4之间产生70kV的电势差。
在静电纺丝过程中，纺丝溶液从储液桶5被第一输液泵8输送到供液腔体13中，纺丝溶液从供液腔体13上部溢出口14溢出来，纺丝电极2旋转使纺丝液均匀分布在电极表面，当溶液旋转至纺丝区3后开始静电纺丝，生成的纳米纤维被收集电极4收集。供液腔体13上没有被纺丝电极2带走纺丝的溶液沿壳体流入回液腔体15，这些溶液被第二输液泵7输送到回液桶6收集起来再利用。
上述设置方式制备得到的聚乙烯醇纳米纤维扫描电镜如图9所示，纤维粗细均匀、表面没有串珠，纤维平均直径为210nm。纤维的平均产量为18.6g/h。
需要说明的是，在本说明书中，诸如第一和第二之类的关系术语仅仅用来将一个实体与另外几个实体区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体之间存在任何这种实际的关系或者顺序。
以上对本申请所提供的无针静电纺丝装置进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本申请的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本申请的方案及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请原理的前提下，还可以对本申请进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本申请权利要求的保护范围内。

Claims (9)

1.一种无针静电纺丝装置，其特征在于，包括：
喷丝头(1)，用于输送、分配纺丝溶液，所述喷丝头(1)设有开口；
纺丝电极(2)，设于所述开口处，用于沿预设方向旋转，以激发纺丝溶液形成溶液射流；
其中，所述喷丝头(1)包括：
内壳体(12)，用于形成储存纺丝溶液的供液腔体(13)；
外壳体，用于与所述内壳体(12)形成供纺丝溶液回流的回液腔体(15)；
所述供液腔体(13)与所述回液腔体(15)隔开，所述供液腔体(13)中的纺丝溶液由所述开口溢出后，一部分经所述纺丝电极(2)形成溶液射流，另一部分流入所述回液腔体(15)；
所述回液腔体(15)包括第一通道和第二通道，所述第一通道位于所述开口与所述第二通道之间，且所述第一通道比所述第二通道窄。
2.如权利要求1所述的无针静电纺丝装置，其特征在于，所述外壳体靠近所述纺丝电极(2)的端部(16)朝所述内壳体(12)的一侧弯曲。
3.如权利要求1所述的无针静电纺丝装置，其特征在于，所述供液腔体(13)的顶部设有溢出口(14)，所述供液腔体(13)包括第一腔和第二腔，所述第一腔位于所述溢出口(14)与所述第二腔之间，且所述第一腔的尺寸沿所述供液腔体(13)中纺丝溶液的流动方向渐缩。
4.如权利要求1所述的无针静电纺丝装置，其特征在于，所述内壳体(12)与所述外壳体的数量均为两个，任一所述外壳体和与之相对的所述内壳体(12)之间形成所述回液腔体(15)。
5.如权利要求4所述的无针静电纺丝装置，其特征在于，两个所述回液腔体(15)的结构和尺寸相同。
6.如权利要求4所述的无针静电纺丝装置，其特征在于，所述喷丝头(1)沿其轴线方向的两端设有堵头(17)，各所述堵头(17)可拆卸地安装于所述内壳体(12)和/或所述外壳体。
7.如权利要求4所述的无针静电纺丝装置，其特征在于，两个所述内壳体(12)择一接触所述纺丝电极(2)。
8.如权利要求1所述的无针静电纺丝装置，其特征在于，所述喷丝头(1)还包括：
进液口(10)，与所述供液腔体(13)连通，用于连接储液桶(5)；
排液口(11)，与所述回液腔体(15)连通，用于连接回液桶(6)。
9.如权利要求1-8任意一项所述的无针静电纺丝装置，其特征在于，所述纺丝电极(2)为轴对称形状，所述纺丝电极(2)的轴线平行于所述开口的中心线。
CN202210581423.1A 2022-05-26 2022-05-26 一种无针静电纺丝装置 Active CN114855286B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202210581423.1A CN114855286B (zh) 2022-05-26 2022-05-26 一种无针静电纺丝装置

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202210581423.1A CN114855286B (zh) 2022-05-26 2022-05-26 一种无针静电纺丝装置

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN114855286A CN114855286A (zh) 2022-08-05
CN114855286B true CN114855286B (zh) 2023-04-21

Family

ID=82640632

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202210581423.1A Active CN114855286B (zh) 2022-05-26 2022-05-26 一种无针静电纺丝装置

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN114855286B (zh)

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CZ299549B6 (cs) * 2006-09-04 2008-08-27 Elmarco, S. R. O. Rotacní zvláknovací elektroda
JP2008190055A (ja) * 2007-02-01 2008-08-21 Teijin Techno Products Ltd エレクトロスピニング装置
CZ304097B6 (cs) * 2012-01-19 2013-10-16 Contipro Biotech S.R.O. Zvláknovací kombinovaná tryska pro výrobu nano- a mikrovlákenných materiálu
CN104611772B (zh) * 2015-01-15 2017-01-25 东华大学 一种批量制备同轴纳米纤维的静电纺丝装置
CN105369367B (zh) * 2015-12-10 2017-09-05 中国科学院理化技术研究所 一种精密供液的无针喷头静电纺丝设备
CN110129899B (zh) * 2019-06-18 2020-06-09 广东工业大学 一种无针静电纺丝装置
JP2022034310A (ja) * 2020-08-18 2022-03-03 トヨタ紡織株式会社 ノズルヘッド、紡糸方法および紡糸装置
CN114214738A (zh) * 2021-12-31 2022-03-22 苏州大学 曲面状静电纺丝装置

Also Published As

Publication number Publication date
CN114855286A (zh) 2022-08-05

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Niu et al. Needleless electrospinning: developments and performances
JP2008542571A (ja) 静電紡糸によってポリマー溶液からナノファイバーを製造するための方法および装置
KR101816733B1 (ko) 2성분 복합 나노섬유 제조용 방사장치 및 이를 이용한 2성분 복합 나노섬유의 제조방법
CN109097849B (zh) 纳米纤维发生装置
KR20110111368A (ko) 정전기 방사 조립체
CN106119995B (zh) 一种实心针头静电纺丝装置
US11162193B2 (en) Apparatus and process for uniform deposition of polymeric nanofibers on substrate
RU2726726C2 (ru) Способ производства полимерных нановолокон путем электрического формования волокна из раствора или расплава полимера, волокнообразующий электрод для этого способа и устройство для производства полимерных нановолокон, оснащенное, по крайней мере, одним волокнообразующим электродом
JP6112873B2 (ja) ナノ繊維材料及びマイクロ繊維材料を製造するための複合紡糸ノズル
Jahan et al. Needleless electrospinning from a tube with an embedded wire loop
CN105133052B (zh) 一种无针式静电纺丝设备
CN114855286B (zh) 一种无针静电纺丝装置
CN108660521B (zh) 定纺丝液曲率下控制电场分布的球形静电纺丝喷头及其使用
CN115110159B (zh) 一种滑轮电极静电纺丝方法与装置
KR101806316B1 (ko) 2성분 복합 나노섬유 제조용 방사장치 및 이를 이용한 2성분 복합 나노섬유의 제조방법
CN105970311A (zh) 一种具有尖端结构的螺旋状静电纺丝装置
KR101056255B1 (ko) 전기방사용 절연 노즐팩 및 이를 포함하는 전기방사장치
CN109750360B (zh) 一种自清洁螺旋型静电纺丝喷头及其使用方法
CN109267159A (zh) 一种可快速多针尖定位的静电纺丝喷头
CN109763179B (zh) 一种静电纺丝甬道气氛控制装置及其使用方法
Yang et al. Electrospun uniform fibres with a special regular hexagon distributed multi-needles system
CN113235173B (zh) 一种静电纺丝设备
WO2018100830A1 (ja) ノズルヘッド、および電界紡糸装置
CN110512292A (zh) 一种基于矩形叶片的放射状电纺喷嘴
TWM457736U (zh) 螺桿纖維產生器及靜電螺桿紡絲設備

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant