CN115976661A - 一种静电纺丝装置 - Google Patents
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Abstract
本申请公开了一种静电纺丝装置，包括箱体、进液管和纺丝头，其中，箱体设有至少一组内腔，至少一组进液管连接于箱体，至少一组进液管与至少一组内腔一一对应连通，以使经进液管进入箱体中的纺丝流体容置于对应的内腔，一组纺丝头连接于箱体，每个纺丝头均通过导流通道与至少一组内腔连通，以使至少一组内腔中不同的纺丝流体经导流通道导流后由对应的纺丝头喷出。上述静电纺丝装置能够实现多种不同纺丝流体的多个射流同时静电纺丝，从而能够生产出满足多样化需求的复合纳米纤维，同时还能大大提高复合纳米纤维的生产效率，适合规模化制备具有复合结构的纳米纤维。
Description
技术领域
本申请涉及静电纺丝技术领域，特别涉及一种静电纺丝装置。
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。
现有技术中，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。随着静电纺丝技术的快速发展，市场对于不同类型的纳米纤维的需求日益增大。然而，现有技术中的静电纺丝装置一般为仅针对单一类型流体的单射流静电纺丝，当前针对静电纺丝技术的研究方向主要在提高纳米纤维的质量上，很少有针对不同流体的多个射流同时静电纺丝技术的研究。
因此，为了满足市场对于不同类型纳米纤维的需求，本领域技术人员有必要适时提供一种能够实现多种不同流体的多个射流同时静电纺丝，以制备复合纳米纤维的静电纺丝装置。
发明内容
本申请的目的是提供一种静电纺丝装置，能够实现多种不同类型纺丝流体的多个射流同时静电纺丝，从而生产满足多样化需求的复合纳米纤维。
为实现上述目的，本申请提供一种静电纺丝装置，包括：
箱体，所述箱体设有至少一组内腔；
至少一组进液管，连接于所述箱体，至少一组所述进液管与至少一组所述内腔一一对应连通，以使经所述进液管进入所述箱体中的纺丝流体容置于对应的所述内腔；
一组纺丝头，连接于所述箱体，每个所述纺丝头均通过导流通道与至少一组所述内腔连通，以使至少一组所述内腔中的纺丝流体经所述导流通道导流后由对应的所述纺丝头喷出。
在一些实施例中，所述内腔与所述进液管均设置一组，经一组所述内腔流出的不同纺丝溶液在所述导流通道汇合形成并行排列的混合流体后或被所述导流通道分流后由对应的所述纺丝头喷出。
在一些实施例中，每个所述导流通道均为设于一组所述内腔之间的第一导流槽，一组所述内腔中的不同纺丝流体在所述第一导流槽中汇合形成并行排列的混合流体后由对应的所述纺丝头喷出。
在一些实施例中，还包括设于所述箱体内的一组壳体，一组所述内腔分别位于一组所述壳体内，一组所述壳体对接后形成所述第一导流槽。
在一些实施例中，任一所述壳体的顶部设有出液口，每个所述第一导流槽通过所述出液口与对应的所述内腔连通。
在一些实施例中，每个所述导流通道均包括第二导流槽和第三导流槽，所述第二导流槽与所述第三导流槽分别与一组所述内腔连通，所述第二导流槽设于一组所述内腔之间，所述第三导流槽包括主流道及与所述主流道连通的分支流道，所述分支流道沿圆周方向设置。
在一些实施例中，还包括流体定位管，所述流体定位管与所述纺丝头一一对应，且每个所述流体定位管均延伸至对应的所述纺丝头内，经所述第二导流槽导流后的纺丝流体沿所述流体定位管流入对应的所述纺丝头。
在一些实施例中，还包括流体分配模块，所述分支流道设于所述流体分配模块中，所述流体分配模块设有沿所述流体定位管的圆周方向均匀分布的出口。
在一些实施例中，所述内腔与所述进液管均设置至少两组，至少两组所述内腔沿竖直方向分布，任一所述导流通道包括对称设于所述箱体内壁的第四导流槽，每个所述纺丝头通过高度不等的所述导流通道与至少两组所述内腔连通。
在一些实施例中，所述箱体包括上箱体和下箱体，一组所述纺丝头连接于所述下箱体，所述静电纺丝装置还包括高压电源和收集装置，所述高压电源连接所述下箱体或者一组所述纺丝头，以在所述收集装置与一组所述纺丝头之间形成纺丝区。
相对于上述背景技术，本申请实施例所提供的静电纺丝装置，包括箱体、进液管和纺丝头，其中，箱体设有至少一组内腔，至少一组进液管连接于箱体，至少一组进液管与至少一组内腔一一对应连通，以使经进液管进入箱体中的纺丝流体容置于对应的内腔，一组纺丝头连接于箱体，每个纺丝头均通过导流通道与至少一组内腔连通，以使至少一组内腔中不同的纺丝流体经导流通道导流后由对应的纺丝头喷出。可以理解的是，不同的纺丝流体分别通过至少一组进液管进入箱体内，并存储于对应的内腔中，直到内腔储满后，不同的纺丝流体经导流通道流向对应的纺丝头，并由纺丝头喷出，也就是该导流通道能够将不同种的流体互不干扰地输送至同一个纺丝头，使得多种类型的流体能够通过同一个纺丝头纺丝，从而能够生产出由不同类型纺丝流体制成的复合纳米纤维。此外，由于每个纺丝头均通过导流通道与至少一组内腔连通，因此，至少一组内腔中的不同纺丝流体可以分别通过导流通道流到对应的纺丝头中，多个纺丝头能够同时静电纺丝，从而能够大大提高纺丝效率。相较于传统静电纺丝装置，本申请实施例提供的静电纺丝装置，能够实现多种不同类型纺丝流体的多个射流同时静电纺丝，从而能够生产出满足多样化需求的复合纳米纤维，同时还能大大提高复合纳米纤维的生产效率，适合规模化制备具有复合结构的纳米纤维。
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为本申请实施例中静电纺丝装置的纺丝示意图；
图2为图1所示静电纺丝装置的箱体外部结构示意图；
图3为图2所示箱体内部第一种结构的横剖示意图；
图4为图2所示箱体内部第一种结构的纵剖示意图；
图5为图2所示箱体内部壳体的俯视图；
图6为图5中壳体的结构示意图；
图7为图6所示壳体的组装示意图；
图8为图2所示箱体内部第二种结构的横剖示意图；
图9为图8所示结构对应的箱体内部示意图；
图10为另一种静电纺丝装置的箱体外部结构示意图；
图11为图10所示箱体内部壳体的结构示意图；
图12为图10所示箱体的内部结构示意图；
图13为图10所示箱体内溶液流向示意图；
图14为本申请实施例中静电纺丝装置制备得到的第一种纳米纤维扫描电镜示意图；
图15为本申请实施例中静电纺丝装置制备得到的第二种纳米纤维扫描电镜示意图。
其中：
10-箱体、101-上箱体、102-下箱体；
20-内腔；
30-进液管；
40-纺丝头；
501-第一导流槽、502-第二导流槽、503-第三导流槽、5031-主流道、5032-分支流道、504-第四导流槽；
60-壳体、601-出液口；
70-流体定位管；
80-流体分配模块；
90-收集装置。
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。
本申请实施例所提供的静电纺丝装置，包括箱体10、进液管30和纺丝头40，其中，箱体10设有至少一组内腔20，至少一组进液管30连接于箱体10，至少一组进液管30与至少一组内腔20一一对应连通，以使经进液管30进入箱体10中的纺丝流体容置于对应的内腔20，一组纺丝头40连接于箱体10，每个纺丝头40均通过导流通道与至少一组内腔20连通，以使至少一组内腔20中的不同纺丝流体经导流通道导流后由对应的纺丝头40喷出。
需要强调的是，每个纺丝头40对应的导流通道都是独立的，在本申请中，任意两个相邻的纺丝头40所对应的导流通道均以预设的间距相隔开，这样一来，从至少一组内腔20中流出的不同纺丝流体经过每个独立的导流通道导流后进入对应的纺丝头40，并最后由纺丝头40喷出。
可以理解的是，不同的纺丝流体分别通过至少一组进液管30进入箱体10内，并存储于对应的内腔20中，直到内腔20储满后，不同的纺丝流体经导流通道流向对应的纺丝头40，并由纺丝头40喷出，也就是该导流通道能够将不同的流体互不干扰地输送至同一个纺丝头40，使得多种类型的流体能够通过同一个纺丝头40纺丝，从而能够生产出由不同类型纺丝流体制成的复合纳米纤维。此外，由于每个纺丝头40均通过导流通道与至少一组内腔20连通，因此，至少一组内腔20中的不同纺丝流体可以分别通过导流通道流到对应的纺丝头40中，多个纺丝头40能够同时静电纺丝，从而能够大大提高纺丝效率。
需要说明的是，上述内腔20和进液管30可以设置一组或至少两组，当内腔20和进液管30设置一组时，经一组内腔20流出的不同纺丝流体在导流通道汇合形成并行排列的混合流体后由对应的纺丝头40喷出，或者，经一组内腔20流出的不同纺丝流体被导流通道分流后由对应的纺丝头40喷出；当内腔20和进液管30设置至少两组时，至少两组内腔20沿竖直方向分布，每个纺丝头40通过高度不等的导流通道与至少两组内腔20连通，这样一来，经至少两组内腔20流出的不同纺丝流体(至少三种)经导流通道导流后由对应的纺丝头40喷出。
相较于传统静电纺丝装置，本申请实施例提供的静电纺丝装置，能够实现多种不同类型纺丝流体的多个射流同时静电纺丝，从而能够生产出满足多样化需求的复合纳米纤维，同时还能大大提高复合纳米纤维的生产效率，适合规模化制备具有复合结构的纳米纤维。
当然，根据实际应用需要，上述纺丝流体可以为纺丝溶液或者纺丝气体，包括但不限于溶液、悬浮液、分散液、溶剂或者气体等。纺丝时需要保证至少有一种流体是纺丝溶液。
其中，箱体10至少由两部分组成，可以组装到一起，方便加工与清洗。作为优选的，箱体10的宽度≤100mm，高度≥40mm,长度≥30mm，壁厚≥1mm。此外，箱体10上沿轴线方向开孔，开孔数量孔径为0.5-10mm，开孔间距≥10mm，开孔数≥1，开孔排数≥1(本实施例优选采用一排)，箱体10开孔用于连接纺丝头40。纺丝头40可以静电纺丝常用平头医用针头或者其他结构纺丝头40(如锥形、线性等)。
请参阅图1和图2，箱体10包括上箱体101和下箱体102，一组纺丝头40连接于下箱体102(一组纺丝头40可以与下箱体102一体成型或者固定连接于下箱体102，下箱体102与纺丝头40为同种金属材质)，静电纺丝装置还包括高压电源和收集装置90，高压电源的一端连接下箱体102或者一组纺丝头40，收集装置90与高压电源的另一端连接，且收集装置90接地，这样即可在收集装置90与一组纺丝头40之间形成纺丝区。这样一来，每一个纺丝头40尖端的纺丝溶液在高压电场的作用下，形成“泰勒锥”，随着施加电压的增加，电场力逐渐增加，“泰勒锥”变尖，当电场力超过临界值时，聚合物溶液从锥顶喷射出来，形成溶液射流。溶液射流在电场力的作用下被拉伸成百上千倍，随着溶剂挥发射流固化，最终形成纳米纤维沉积到收集装置90上。
当然，纺丝头40的数量可以根据需要进行设置，作为优选的，一组纺丝头40沿箱体10的长度方向等间距设置。
需要说明的是，本申请实施例通过合理设计流体的导流通道，从而能够利用不同流体静电纺丝制备具有并列、皮芯状、橘瓣状等截面的复合纳米纤维。可以理解的是，借助于重力作用和流体的流通性实现流体在箱体10内部长度方向上的均匀分配，且流体从开孔处均匀推出。由于导流通道以及纺丝头40内部通道的直径很小，流体的推进速度较小，根据雷诺数计算公式，流体在纺丝装置内部的流动属于层流，因此，流体进入纺丝头40时不同流体之间不会发生混合，进入流体的排列方式得以保持，以实现从纺丝头40制备出不同类型的复合纳米纤维。
下面以一组内腔20和一组进液管30为例具体说明。
在一些实施例中，请一并参阅图2至图9，内腔20与进液管30均设置两个，两个内腔20呈左右对称设置于箱体10内，且两个内腔20隔开，为两个独立的内腔20。这样一来，经两个内腔20流出的两种不同的纺丝溶液在导流通道汇合形成并行排列的混合流体后或被导流通道分流后由对应的纺丝头40喷出。
在一些实施例中，请一并参阅图2至图7，每个导流通道均为设于两个内腔20之间的第一导流槽501，两个内腔20中的不同纺丝流体在第一导流槽501中汇合形成并行排列的混合流体后由对应的纺丝头40喷出。
当然，根据实际需要，静电纺丝装置还包括设于箱体10内的两个壳体60，两个内腔20分别位于两个壳体60内，两个壳体60对接后形成第一导流槽501。
作为优选的，第一导流槽501可以为圆形槽，可以分别在两个壳体60相对的外侧壁设置半圆形凹槽，待两个壳体60对接后，两个半圆形槽即可组合形成完整的圆形槽。由于两个壳体60之间紧密贴合，位于界面上的导流槽内的流体被密封不会从导流槽泄露。第一导流槽501的起始点是壳体60顶部的开孔，终点为纺丝头40，能够将流体从壳体60顶部开孔处输送到纺丝头40进行纺丝。
此外，每一侧的壳体60也可以由两部分组合而成，比如，采用上下两个部分组合形成，壳体60组装方便。
在一些实施例中，为了便于流通，任一壳体60的顶部设有出液口601，该出液口601设于壳体60的顶部且靠近另一个壳体60的一侧，每个第一导流槽501通过出液口601与对应的内腔20连通。
当然，两个进液管30可以分别连接第一输液泵M1和第二输液泵M2，通过输液泵提供动力，使得储液罐中的纺丝溶液经相应的进液管30进入箱体10内。
这样一来，第一输液泵M1、第二输液泵M2分别从第一储液罐F1(第一储液罐F1内储存有聚氨酯/N,N二甲基甲酰胺溶液)、第二储液罐F2(第二储液罐F2内储存有聚丙烯腈/N,N二甲基甲酰胺溶液)中抽取并输送纺丝溶液(溶液流速优选为5ml/h)，两种纺丝溶液分别通过两个进液管30进入到对应的内腔20中，两种溶液分别在内腔20沿箱体10的长度方向均匀分配，在输液泵压力的推动下，两种纺丝溶液分别从两个壳体60顶部的出液口601流出(出液口601直径优选为1mm)，推出的两种溶液在第一导流槽501(第一导流槽501的直径优选为1mm)中汇合形成具有并行排列的混合液体，混合液体在压力的作用下进入纺丝头40并从纺丝头40的尖端(纺丝头40内径优选为0.8mm)射出。其中，每一对出液口601对应一个纺丝头40。
这样一来，从纺丝头40射出的混合液体在高压电场力(优选为30kV)的作用下被牵伸成两种流体并行排列的混合射流，射流在电场力的作用下飞向接地(或接与纺丝头40相反的直流高压)的收集装置90(收集距离优选为200mm)同时伴随着溶剂的挥发，最终在收集装置90上得到具有聚氨酯/聚丙烯腈两种组分并行排列的复合纳米纤维，如图14所示。
在一些实施例中，请一并参阅图8和图9，每个导流通道均包括第二导流槽502和第三导流槽503，第二导流槽502与第三导流槽503分别与两个内腔20连通，第二导流槽502设于两个内腔20之间，第三导流槽503包括主流道5031及与主流道5031连通的分支流道5032，分支流道5032沿圆周方向设置。其中，第三导流槽503可以设于箱体10的内壁或者壳体60的外壁。
也就是说，右侧的内腔20中的纺丝溶液通过第二导流槽502流入纺丝头40，左侧内腔20中的纺丝溶液通过第三导流槽503流入纺丝头40，其中，左侧内腔20中的纺丝溶液先经主流道5031流至分支流道5032，再经过分支流道5032分流后进入纺丝头40中，这样经过分流后的纺丝溶液可以在纺丝头40中混合，从而形成皮芯状纳米纤维。
需要强调的是，箱体10内设有两个壳体60，两个内腔20分别位于两个壳体60内，两个壳体60安装后形成第二导流槽502和第三导流槽503。其中，第二导流槽502通过两个壳体60组合形成，第三导流槽503可以设于箱体10的内壁。由于两个壳体60之间以及壳体60与箱体10内壁紧密贴合，位于界面上的导流槽内的流体被密封不会从导流槽泄露。导流槽的起始点是壳体60顶部的开孔，终点为纺丝头40，从而能够将流体从壳体60顶部开孔输送到纺丝头40进行纺丝。
需要说明的是，经第二导流槽502流入纺丝头40的溶液作为内芯，经分支流道5032分流后的溶液为外层溶液，外层溶液包裹于内芯层，从而形成皮芯状纳米纤维。
在一些实施例中，为了便于形成上述构造，静电纺丝装置还包括流体定位管70，流体定位管70与纺丝头40一一对应，且每个流体定位管70均延伸至对应的纺丝头40内，经第二导流槽502导流后的纺丝流体沿流体定位管70流入对应的纺丝头40。
任一流体定位管70的内径沿靠近纺丝头40的方向渐缩。
当然，上述流体定位管70也可以与第二导流槽502为一体结构，也就是说第二导流槽502作为流体定位管70的内腔20，或者流体定位管70整体设于纺丝头40的内部。
在一些实施例中，静电纺丝装置还包括流体分配模块80，分支流道5032设于流体分配模块80中，流体分配模块80设有沿流体定位管70的圆周方向均匀分布的出口，该出口作为分支流道5032的出液口，其数量可以根据需要设置。也就是说，分支流道5032环绕流体定位管70设置。
这样一来，第一输液泵M1、第二输液泵M2分别从第一储液罐F1(第一储液罐F1内储存有聚氨酯/N,N二甲基甲酰胺溶液)、第二储液罐F2(第二储液罐F2内储存有聚乙烯吡咯烷酮/N,N二甲基甲酰胺溶液)中抽取并输送纺丝液(聚氨酯/N,N二甲基甲酰胺溶液的流速优选为4ml/h，聚乙烯吡咯烷酮/N,N二甲基甲酰胺溶液流速优选为6ml/h)，两种纺丝溶液分别通过两个进液管30进入到对应的内腔20中，两种溶液分别在内腔20沿箱体10的长度方向均匀分配，在输液泵压力的推动下，两种纺丝溶液分别从两个壳体60顶部的出液口601流出(出液口601直径优选为1mm)；从右侧出液口601出来的聚氨酯/N,N二甲基甲酰胺溶液沿第二导流槽502及流体定位管70进入纺丝头40内部；从左侧出液口601出来的聚乙烯吡咯烷酮/N,N二甲基甲酰胺溶液沿主流道5031通过流体分配模块80进入纺丝头40；流体分配模块80能够使聚乙烯吡咯烷酮/N,N二甲基甲酰胺溶液沿流体定位管70的圆周方向进入纺丝头40，流体定位管70能够使进入的聚氨酯/N,N二甲基甲酰胺溶液位于聚乙烯吡咯烷酮/N,N二甲基甲酰胺溶液的中间，形成包裹状流体结构。每一对出液口601及导流槽对应一个纺丝头40。
这样一来，从纺丝头40射出的混合液体在高压电场力(18kV)的作用下被牵伸成两种流体的混合射流，射流在电场力的作用下飞向接地(或接与纺丝头40相反的直流高压)收集装置90(收集距离优选为180mm)同时伴随着溶剂的挥发，最终在收集装置90上得到具有聚乙烯吡咯烷酮/聚氨酯两种组分的皮芯状纳米纤维，如图15所示。
下面以两组内腔20和两组进液管30为例具体说明。
在一些实施例中，内腔20与进液管30均设置至少两组，为了便于说明，此处优选设置两组，请一并参阅图10至图13，两组内腔20沿竖直方向分布，任一组内腔20包括两个呈左右相对设置的内腔20，相应的，任一导流通道包括对称设于箱体10内壁的第四导流槽504(当然，第四导流槽504也可以设于形成内腔20的壳体60的外侧壁)。这样一来，每个纺丝头40通过高度不等的导流通道与上下两组内腔20连通，也就是说，位于上方的第一组内腔20分别通过高度较高的第四导流槽504与纺丝头40连通，位于下方的第二组内腔20分别通过高度较低的第四导流槽504与该纺丝头40连通。
在一些实施例中，四个内腔20可以分别通过四个壳体60形成，四个壳体60组合后设于箱体10内，进液管30与壳体60一一对应连接，各个壳体60设置对应的出液口601与第四导流槽504连通。需要注意的是，两个壳体60之间以及壳体60与箱体10之间紧密贴合，使得形成的导流槽结构密封，从而防止溶液泄露。
这样一来，四种不同的溶液即可分别通过四个进液管30进入到对应的内腔20中，四种溶液分别在内腔20沿箱体10的长度方向均匀分配，在输液泵压力的推动下，四种纺丝溶液分别从对应的内腔20流出并经相应的第四导流槽504进入纺丝头40，最后从纺丝头40的尖端射出。其中，每两对第四导流槽504对应一个纺丝头40。
这样一来，从纺丝头40射出的混合液体在高压电场力的作用下被牵伸成四种流体呈橘瓣状分布的混合射流，射流在电场力的作用下飞向接地的收集装置90同时伴随着溶剂的挥发，最终在收集装置90上得到橘瓣状的复合纳米纤维。
需要注意的是，本申请实施例中设于壳体60的外壁或者箱体10的内壁的导流槽的宽度、深度、截面形状可以根据流体的性质调节，各部件使用材料可以是任何不和流体产生化学作用的金属、塑料、陶瓷等。
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 (10)
1.一种静电纺丝装置，其特征在于，包括：
箱体(10)，所述箱体(10)设有至少一组内腔(20)；
至少一组进液管(30)，连接于所述箱体(10)，至少一组所述进液管(30)与至少一组所述内腔(20)一一对应连通，以使经所述进液管(30)进入所述箱体(10)中的纺丝流体容置于对应的所述内腔(20)；
一组纺丝头(40)，连接于所述箱体(10)，每个所述纺丝头(40)均通过导流通道与至少一组所述内腔(20)连通，以使至少一组所述内腔(20)中不同的纺丝流体经所述导流通道导流后由对应的所述纺丝头(40)喷出。
2.如权利要求1所述的静电纺丝装置，其特征在于，所述内腔(20)与所述进液管(30)均设置一组，经一组所述内腔(20)流出的不同纺丝溶液在所述导流通道汇合形成并行排列的混合流体后或被所述导流通道分流后由对应的所述纺丝头(40)喷出。
3.如权利要求2所述的静电纺丝装置，其特征在于，每个所述导流通道均为设于一组所述内腔(20)之间的第一导流槽(501)，一组所述内腔(20)中的不同纺丝流体在所述第一导流槽(501)中汇合形成并行排列的混合流体后由对应的所述纺丝头(40)喷出。
4.如权利要求3所述的静电纺丝装置，其特征在于，还包括设于所述箱体(10)内的一组壳体(60)，一组所述内腔(20)分别位于一组所述壳体(60)内，一组所述壳体(60)对接后形成所述第一导流槽(501)。
5.如权利要求4所述的静电纺丝装置，其特征在于，任一所述壳体(60)的顶部设有出液口(601)，每个所述第一导流槽(501)通过所述出液口(601)与对应的所述内腔(20)连通。
6.如权利要求2所述的静电纺丝装置，其特征在于，每个所述导流通道均包括第二导流槽(502)和第三导流槽(503)，所述第二导流槽(502)与所述第三导流槽(503)分别与一组所述内腔(20)连通，所述第二导流槽(502)设于一组所述内腔(20)之间，所述第三导流槽(503)包括主流道(503)及与所述主流道(503)连通的分支流道(5032)，所述分支流道(5032)沿圆周方向设置。
7.如权利要求6所述的静电纺丝装置，其特征在于，还包括流体定位管(70)，所述流体定位管(70)与所述纺丝头(40)一一对应，且每个所述流体定位管(70)均延伸至对应的所述纺丝头(40)内，经所述第二导流槽(502)导流后的纺丝流体沿所述流体定位管(70)流入对应的所述纺丝头(40)。
8.如权利要求7所述的静电纺丝装置，其特征在于，还包括流体分配模块(80)，所述分支流道(5032)设于所述流体分配模块(80)中，所述流体分配模块(80)设有沿所述流体定位管(70)的圆周方向均匀分布的出口。
9.如权利要求1所述的静电纺丝装置，其特征在于，所述内腔(20)与所述进液管(30)均设置至少两组，至少两组所述内腔(20)沿竖直方向分布，任一所述导流通道包括对称设于所述箱体(10)内壁的第四导流槽(504)，每个所述纺丝头(40)通过高度不等的所述导流通道与至少两组所述内腔(20)连通。
10.如权利要求1所述的静电纺丝装置，其特征在于，所述箱体(10)包括上箱体(101)和下箱体(102)，一组所述纺丝头(40)连接于所述下箱体(102)，所述静电纺丝装置还包括高压电源和收集装置(90)，所述高压电源连接所述下箱体(102)或者一组所述纺丝头(40)，以在所述收集装置(90)与一组所述纺丝头(40)之间形成纺丝区。
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Citations (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0011437A1 (en) * | 1978-11-20 | 1980-05-28 | Imperial Chemical Industries Plc | A process for setting a product comprising electrostatically spun fibres, and products prepared according to this process |
| KR20070008757A (ko) * | 2005-07-12 | 2007-01-18 | 전북대학교산학협력단 | 전기방사를 이용한 연속상 매트의 제조방법 및 이로 제조된매트 |
| CN101805932A (zh) * | 2010-04-16 | 2010-08-18 | 东华大学 | 一种电纺并列纺丝头装置及其方法 |
| WO2011100743A2 (en) * | 2010-02-15 | 2011-08-18 | Cornell University | Electrospinning apparatus and nanofibers produced therefrom |
| CN102373515A (zh) * | 2010-08-11 | 2012-03-14 | 苏州大学 | 一种TiO2-SiO2双组份纳米纤维及其制备方法 |
| WO2016021503A1 (ja) * | 2014-08-05 | 2016-02-11 | Jnc株式会社 | 静電紡糸用スピナレット |
| CN106319648A (zh) * | 2016-11-15 | 2017-01-11 | 上海理工大学 | 一种并列一边含同轴的微流体控制喷头、纺丝装置及纺丝方法 |
| KR20200108128A (ko) * | 2019-03-06 | 2020-09-17 | 주식회사 우리나노 | 다성분 복합 나노섬유 제조용 방사장치 및 이를 이용한 다성분 복합 나노섬유의 제조방법 |
-
2023
- 2023-02-27 CN CN202310167829.XA patent/CN115976661A/zh active Pending
Patent Citations (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0011437A1 (en) * | 1978-11-20 | 1980-05-28 | Imperial Chemical Industries Plc | A process for setting a product comprising electrostatically spun fibres, and products prepared according to this process |
| KR20070008757A (ko) * | 2005-07-12 | 2007-01-18 | 전북대학교산학협력단 | 전기방사를 이용한 연속상 매트의 제조방법 및 이로 제조된매트 |
| WO2011100743A2 (en) * | 2010-02-15 | 2011-08-18 | Cornell University | Electrospinning apparatus and nanofibers produced therefrom |
| CN101805932A (zh) * | 2010-04-16 | 2010-08-18 | 东华大学 | 一种电纺并列纺丝头装置及其方法 |
| CN102373515A (zh) * | 2010-08-11 | 2012-03-14 | 苏州大学 | 一种TiO2-SiO2双组份纳米纤维及其制备方法 |
| WO2016021503A1 (ja) * | 2014-08-05 | 2016-02-11 | Jnc株式会社 | 静電紡糸用スピナレット |
| CN106319648A (zh) * | 2016-11-15 | 2017-01-11 | 上海理工大学 | 一种并列一边含同轴的微流体控制喷头、纺丝装置及纺丝方法 |
| KR20200108128A (ko) * | 2019-03-06 | 2020-09-17 | 주식회사 우리나노 | 다성분 복합 나노섬유 제조용 방사장치 및 이를 이용한 다성분 복합 나노섬유의 제조방법 |
Non-Patent Citations (2)
| Title |
|---|
| 李霖: "《静电纺丝技术与装置的研究进展》", 《材料导报》, vol. 33, 31 May 2019 (2019-05-31), pages 89 - 93 * |
| 杨卫民;李好义;陈宏波;钟祥烽;: "超细纤维熔体微分静电纺丝原理及设备", 橡塑技术与装备, no. 02, 15 January 2014 (2014-01-15) * |
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