CN201506860U - 一种用于静电纺丝设备的喷丝头及喷丝接收装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种用于静电纺丝设备的喷丝头，所述喷丝头壁上设有至少两个喷丝孔。本实用新型还提供了与所述的喷丝头配套使用的喷丝接收装置，所述喷丝接收装置为中空圆筒结构；所述喷丝头位于中空圆筒正中位置。本实用新型的技术方案增加了喷丝头上喷出原液的喷丝孔，从喷丝孔中压出的纺丝原液进入高压电场，由于纺丝原液可以从同时从数个喷丝孔喷出，大大提高了静电纺丝的效率。

Description

一种用于静电纺丝设备的喷丝头及喷丝接收装置

技术领域

本实用新型涉及一种喷丝头及喷丝接收装置，具体地说是一种用于静电纺丝设备的喷丝头及喷丝接收装置，属于静电纺丝技术领域。

背景技术

早在1934年，Formhals就在一篇美国专利中首次介绍了一种利用静电斥力获得聚合物纤丝的技术，即静电纺丝技术。与传统纺丝技术主要靠机械作用力实现不同，电纺是一种或多种聚合物溶液或熔体在外加静电场力作用下产生超细纤维的过程。上世纪90年代，随着纳米技术和生物技术的兴起，作为一种能够制备纳米纤维的方法，静电纺丝技术才重新获得重视，并得到迅速的发展。目前已经有超过100种聚合物成功的应用于静电纺丝。

静电纺丝形成的无纺布是一种有纳米微孔的多孔材料，具有比表面积大、孔隙率大、吸水(液)率高、通透性好等优点，因此在生物医学工程等领域有着广泛的应用。但是目前静电纺丝也面临很多问题，问题之一就静电纺丝的产率非常低(1mg/h～1g/h)，难以达到大规模工业化的要求。

效率低下与静电纺丝设备密切相关。相关因素有很多种，喷丝头的结构的不合理，是导致效率低下的重要原因之一。喷丝头结构导致为达到纳米纤维无纺布的要求，单位时间内喷出电纺液的量相当有限。

目前所用的静电纺丝设备的结构如附图1所示，其中1为高压静电发生器(0～60kV)；2为喷丝头，3为供液系统(如微量注射泵)，喷丝头和供液系统构成喷射装置；4为接收平板或圆筒、5为传动马达，6为位移控制器，接收平板或圆筒、传动马达和位移控制器构成收集装置。喷丝头2(针头)是中空的金属毛细管状结构，如图2所示，喷丝孔设置于喷丝头的末端，是其仅有的一个喷丝孔。在静电高压电场3的高压静电作用下，纺丝原液7从喷丝头2(针头)末端的喷丝孔8喷出。

在静电纺丝过程中，注射泵3将电纺液不断输入喷丝头2，在喷丝头2和接收平板4之间施加上万伏的静电场，电场力与液体表面张力的作用方向相反，在半球形状的液滴表面产生一个向外的力。电场逐渐增强时，溶液中的同性电荷被迫聚集在液滴表面，表面电荷产生电场引起毛细管端口液滴由半球形逐渐变为锥形，从锥体的尖端部形成射流，并在电场中拉伸，最终在接收平板4上形成无纺状态的纳米纤维。

为了达到纳米纤维所形成的无纺布特定的形状，目前的生产装置是接收平板4在传动马达5及位移控制器6的作用下，以一定速度在平动导轨上作往复运动，得到平面无纺布。若将接收平板4更换为接收滚辊4，接收滚辊4在位移控制器6的作用下以一定速度旋转，用滚辊的外壁接收喷射出来的电纺丝，则得到管状无纺布。管内径周长是为接收筒体的圆周长，长度是滚筒的长度。

现有静电纺丝技术装置，通常每小时仅能纺1mg～1g，或者每小时最多仅能喷出5ml，电纺的效率非常低。

实用新型内容

本实用新型的目的是克服现有技术中静电纺丝设备尤其是喷丝头的不足，提供一种用于静电纺丝设备的、能显著提高静电纺丝效率的喷丝头。

本实用新型的另一个目的是提供用于接收上述喷丝头喷出电纺溶液的喷丝接收装置。

本实用新型采用以下技术方案实现上述目的：

提供一种用于静电纺丝设备的喷丝头，包括喷丝孔，所述喷丝孔设置于喷丝头的壁上，而不是设置于喷丝头的末端。

所述喷丝孔的数量至少为两个。本实用新型所述喷丝孔数量的增加会明显增加单位时间的喷出纺丝原液的量。所述喷丝孔可以是两个至更多个，多达数千至数万甚至更多。

所述喷丝孔的孔径大小根据实际需要设计，各孔的孔径可为一致或不一致，优选为孔径一致。

所述喷丝孔可以均匀排列在喷丝头壁上，也可以不均匀排列，依据实际需要设计，优选为均匀排列。

本实用新型同时提供了一种喷丝接收装置，适应上述新型喷丝头的工作，以达到更高的电纺效率。所述喷丝接收装置为一中空圆筒，接收电纺丝的部位在于圆筒的内壁。现有的接收平板或接收滚轴采用外壁接收，也可以使用本实用新型的喷丝头，但是无法接收为均匀的无纺布。

所述喷丝接收装置为等径中空圆筒，喷丝头位于圆筒内正中位置，保证喷液能全部喷射到圆筒内壁。在电纺过程过程中，电纺液从喷丝头的若干喷孔喷出，在电场作用下拉伸成纤维喷到接收圆筒的内壁上，接收圆筒在位移控制器作用下做旋转运动，从而形成无纺布。

本实用新型的有益效果是：

本实用新型从设计观念上改变了喷丝头的传统结构，不仅仅是增加了喷丝孔的数量，而且通过结构的设计，实现了从一个喷丝头中喷出不同方向的电纺溶液，配合接收装置的改进，从喷丝孔中压出的纺丝原液进入高压电场，大大提高了静电纺丝的效率。

附图说明

图1是现有喷丝头的示意图；

图2是传统的喷丝头剖视图；

图3是本实用新型喷丝头的示意图；

图4是本实用新型喷丝头及其接收装置的透视示意图，9为改进过的接收滚筒。

具体实施方式

实施例1

提供一种喷丝头，如附图3所示，喷丝头上分布有数十个喷丝孔8，喷丝孔8孔径一致，排列均匀。喷丝头内容纳电纺液7的结构与现有结构相同。

本实施例中电纺装置其他未述及的结构与现有电纺装置相同，依据喷丝头2的结构及其接收特点，设计了适应本实用新型的电场，所述电场是对现有技术的电场进行的适应性的改造(并不需要创造性的劳动)；接收装置为等径的接收圆筒9，喷丝头2置于接收滚筒9正中位置。保证电纺液7能全部喷射到圆筒内壁。在电纺过程过程中，电纺液7从喷丝头2的若干喷孔8喷出，在电场作用下拉伸成纤维喷到接收圆筒9的内壁上，接收圆筒在位移控制器作用下做旋转运动，从而形成无纺布。

采用本实用新型喷丝头和接收装置，用数均分子量20000的10％聚乳酸，微量注射泵的速率为0.1~5.0毫升/小时，调节各种参数，静电纺丝24小时后，得到15*40*0.4cm的无纺布。

采用传统的喷丝头和接收装置(平板或滚轴)，其它参数同本实用新型，同样用数均分子量20000的10％聚乳酸，微量注射泵的速率为0.1~5.0毫升/小时，调节各种参数，静电纺丝24小时后，仅能得到10*40*0.4cm的无纺布。与现有传统的喷丝头相比，电纺效率提高了50％。

Claims (5)

1.一种用于静电纺丝设备的喷丝头，包括喷丝孔，其特征在于喷丝孔设置于喷丝头壁上。

2.如权利要求1所述的喷丝头，其特征在于所述喷丝孔的数量为两个以上。

3.如权利要求1或2所述的喷丝头，其特征在于所述喷丝孔的孔径一致。

4.如权利要求2所述的喷丝头，其特征在于所述喷丝孔均匀分布于喷丝头壁上。

5.一种与权利要求1所述的喷丝头配套使用的喷丝接收装置，其特征在于所述喷丝接收装置为中空圆筒结构；所述喷丝头位于中空圆筒正中位置。

Images