CN216445511U - 曲面状静电纺丝装置 - Google Patents

Abstract

本申请涉及一种曲面状静电纺丝装置，包括纺丝头，具有曲面状的凸起面；供液装置，包括供液设备和一端与供液设备连接的供液管，供液管的另一端形成出液端，出液端上设置有出液口，出液端自下朝上穿出凸起面，出液口位于凸起面上方以使自出液口溢出的纺丝液覆盖凸起面；回收装置，设置在纺丝头下方；供电装置，与纺丝头电连接以使流经凸起面的纺丝液在静电作用下产生射流；及接收装置，设置在纺丝头上方以接收射流。本申请通过使供液管穿出曲面状的凸起面，当纺丝液到达供液管的出液端并经出液口溢出，均匀铺展于凸起面，此时供电装置施加高压电压于纺丝头，并与接收装置之间产生电场，使凸起面各处均可产生射流，增加射流数量，提高效率。

Description

曲面状静电纺丝装置

技术领域

本实用新型涉及一种曲面状静电纺丝装置，属于静电纺丝技术领域。

背景技术

随着纳米技术的高速发展，纳米纤维的高比表面积、高长径比等特点，被广泛应用于生物、过滤、能源等领域。静电纺丝是制备纳米纤维最简单的方法之一，传统单针静电纺丝技术存在针头易堵塞、产量仅为0.01g/h-0.1g/h，难以实现工业应用。许多研究者致力于对多针静电纺丝和无针头静电纺丝技术的深入研究，以提高纳米纤维的产量。多针静电纺丝技术只是在单针静电纺丝技术的基础上增加了针数，被认为是提高纳米纤维产量最有效的方法之一，但其存在纺丝针头易阻塞、针头排列设计复杂等缺点。无针头静电纺丝包括气泡静电纺丝、转盘式静电纺丝、自由液面纺丝等技术。自由液面纺丝技术即利用高压电场所提供的静电力克服聚合物液面的表面张力，在聚合物表面形成泰勒锥，并进一步形成射流，射流在电场力的作用下被拉细成纳米纤维，但其仅在导电金属边缘产生射流，影响纺丝产量。

发明内容

本实用新型的目的在于提供一种可以提高射流数量从而提升纺丝产量的曲面状静电纺丝装置。

为达到上述目的，本实用新型提供如下技术方案：一种曲面状静电纺丝装置，包括：

纺丝头，具有曲面状的凸起面；

供液装置，包括供液设备和一端与所述供液设备连接的供液管，所述供液管的另一端形成出液端，所述出液端上设置有出液口，所述出液端自下朝上穿出所述凸起面，所述出液口位于所述凸起面上方以使自所述出液口溢出的纺丝液覆盖所述凸起面；

回收装置，设置在所述纺丝头下方；

供电装置，与所述纺丝头电连接以使流经所述凸起面的纺丝液在静电作用下产生射流；及

接收装置，设置在所述纺丝头上方以接收所述射流。

进一步地，所述回收装置包括容置腔、设置在所述回收装置侧壁上的回收口及开设于所述回收装置顶部的凹槽，所述凹槽和所述回收口均与所述容置腔连通，所述凹槽用于接收自所述凸起面流下的纺丝液。

进一步地，所述供液管包括总管和于所述总管的一端呈圆周排布的若干分管，若干所述分管穿出所述凸起面，所述出液端形成于若干所述分管上。

进一步地，所述纺丝头呈球冠状。

进一步地，所述纺丝头的轴线与所述供液管的轴线重叠。

进一步地，所述纺丝头为铜制纺丝头。

本实用新型的有益效果在于：本申请通过将纺丝头设置成具有曲面状的凸起面的结构，使供液管穿出于该凸起面，当供液设备进行供液使纺丝液到达供液管的出液端，纺丝液经出液口溢出，并均匀的铺展在纺丝头的凸起面，此时供电装置施加高压电压于纺丝头处，并与接收装置之间产生电场，以使均匀铺展了纺丝液的凸起面在静电场作用下，其上各处均可以产生射流，同时多余的纺丝液可自凸起面流入下方的回收装置再次利用，避免浪费，与现有技术相比，大幅增加了射流数量，提高生产效率。

上述说明仅是本实用新型技术方案的概述，为了能够更清楚了解本实用新型的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本实用新型的较佳实施例并配合附图详细说明如后。

附图说明

图1为本实用新型一实施例曲面状静电纺丝装置的结构示意图；

图2为图1所示曲面状静电纺丝装置的俯视截面结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本实用新型的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本实用新型，但不用来限制本实用新型的范围。

请参见图1，本实用新型一实施例所示的曲面状静电纺丝装置包括一种曲面状静电纺丝装置包括纺丝头1、供液装置2、回收装置3、供电装置4及接收装置5。纺丝头1具有曲面状的凸起面11。供液装置2包括供液设备21和一端与供液设备21连接的供液管22，供液管22的另一端形成出液端(未标号)，出液端上设置有出液口6，出液端自下朝上穿出凸起面11，出液口6位于凸起面11上方以使自出液口6溢出的纺丝液(未图示)覆盖凸起面11。回收装置3设置在纺丝头1下方。供电装置4与纺丝头1电连接以使流经凸起面11的纺丝液在静电作用下产生射流(未图示)。接收装置5设置在纺丝头1上方以接收射流。通过将纺丝头1设置成具有曲面状的凸起面11的结构，使供液管22穿出该凸起面11，当供液设备21进行供液使纺丝液到达供液管22的出液端，纺丝液经出液口6溢出，并均匀的铺展在纺丝头1的凸起面11，此时供电装置4施加高压电压于纺丝头1处，并与接收装置3之间产生电场，以使凸起面11各处均可以产生射流，多余的纺丝液可自凸起面11流入下方的回收装置3，避免浪费，与现有技术相比，大幅增加了射流数量，提高生产效率。

需要说明的是，回收装置3和供液管22均设置为绝缘，避免供电装置4供电时，因供液管22或回收装置3不绝缘对凸起面11产生影响，降低纺丝效率。接收装置5需设置接地端，以避免接收装置5接收射流时吸收静电，打伤使用人员，同时避免接收装置5上的静电对接收到的纳米纤维产生影响，造成损失。供电装置4为高压电源，其采用现有技术，在此不做详细描述。

供液管22穿出于凸起面11的最高点处，以使自出液口6溢出的纺丝液可以受重力作用从凸起面11的最高处向下流，使得凸起面11各处均可以附着纺丝液，同时出液口6的高度为高于凸起面11的最高点1-2mm，以避免因出液口6距凸起面11太远造成的纺丝液不能充分附着在凸起面11上，或因出液口6距凸起面11太近导致在出液口6处集中产生射流从而使纺丝不均匀的情况出现。在本实施例中，供液管22自回收装置3下方穿入，自回收装置3上方穿出后再自下朝上穿出凸起面11。

回收装置3包括容置腔(未图示)、设置在回收装置3上的回收口31及开设于回收装置3顶部的凹槽32，凹槽32和回收口31均与容置腔连通，凹槽32用于接收自凸起面11流下的纺丝液。具体的，当进行纺丝时，纺丝液自出液口6溢出并均匀附着于凸起面11上，多余的纺丝液受重力作用从凸起面11落入凹槽32中，并最终汇集到容置腔内，当纺丝结束后，可以通过回收口将纺丝液统一回收重复利用，避免浪费。需要说明的是，凹槽32应位于凸起面11的底部外侧一周，以使多余的纺丝液可以被充分回收。当然，在其他实施例中，回收装置3也可设置成其他结构，也可将回收口31与供液设备21连接，以形成纺丝液内部循环，提高纺丝效率。

在本实施例中，供液管22包括总管221和于总管221的一端呈圆周排布的若干分管222，若干分管222穿出凸起面11，出液端形成在若干分管222上。具体的，分管222的数量为十个，十个分管222于总管221上圆周排布并穿出凸起面11，即十个分管222于凸起面11的最高点处呈圆周排布，且每个分管222之间的间距相同，进一步提高了纺丝液附着在凸起面11上的均匀程度，提高纺丝效率和纺丝质量。在其他实施例中，分管222的数量及排布方式可结合凸起面11的形状及纺丝需求进行调整，具体可以为矩阵排布或不规则排等，再此不一一举例。

在本实施例中，纺丝头1呈球冠状。且纺丝头1的轴线与供液管22的轴线重叠。具体的，球面被平面所截得的一部分叫做球冠，球冠是曲面，是球面的一部分，纺丝头1呈球冠状即凸起面11为球冠面，其表面圆滑，且自球冠面的最高点到球冠面11底部各处的距离及弧度相同，纺丝头1的轴线与供液管22的轴线重叠，即供液管22的出液口6位于球冠面11的最高点上方，使得纺丝液在重力作用下，可自出液口6处均匀落下，且附着于球冠面11各处的厚度及附着速度均大致相同，进一步提高纺丝效率及纺丝均匀程度，同时，自球冠面11底部落下的纺丝液也较均匀和规则，便于回收和后续整理。

在本实施例中，纺丝头1为铜制纺丝头。金属铜具有高导电性，耐腐蚀性，且易加工成形，另外，其成本低廉，降低了纺丝装置的制造成本。当然，在其他实施例中，纺丝头1也可采用其他材料，具体可以为金属银，其满足纺丝装置纺丝时所需的导电性和装置强度即可。

本实施例的曲面状静电纺丝装置操作流程具体为：纺丝液从供液设备21经绝缘供液导管22的总管221到达十个分管222处，并经十个分管222的出液口6均匀溢出，纺丝液溢出后在重力的作用下缓慢均匀的平铺在球冠面11上，多余的纺丝液流入至凹槽32中并集中到容置腔备预备回收。供电装置4供电后，球冠面11上平铺的纺丝液在电场力的拉伸下，形成均匀的泰勒锥，进一步拉伸成射流，射流经过由球冠面11到达接收装置5的过程中蒸发、摆动、细化的过程形成纳米纤维。

以上实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上实施例仅表达了本实用新型的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。因此，本实用新型专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (6)

1.一种曲面状静电纺丝装置，其特征在于，包括：

纺丝头，具有曲面状的凸起面；

供液装置，包括供液设备和一端与所述供液设备连接的供液管，所述供液管的另一端形成出液端，所述出液端上设置有出液口，所述出液端自下朝上穿出所述凸起面，所述出液口位于所述凸起面上方以使自所述出液口溢出的纺丝液覆盖所述凸起面；

回收装置，设置在所述纺丝头下方；

供电装置，与所述纺丝头电连接以使流经所述凸起面的纺丝液在静电作用下产生射流；及

接收装置，设置在所述纺丝头上方以接收所述射流。

2.如权利要求1所述的曲面状静电纺丝装置，其特征在于，所述回收装置包括容置腔、设置在所述回收装置侧壁上的回收口及开设于所述回收装置顶部的凹槽，所述凹槽和所述回收口均与所述容置腔连通，所述凹槽用于接收自所述凸起面流下的纺丝液。

3.如权利要求1所述的曲面状静电纺丝装置，其特征在于，所述供液管包括总管和于所述总管的一端呈圆周排布的若干分管，若干所述分管穿出所述凸起面，所述出液端形成于若干所述分管上。

4.如权利要求1所述的曲面状静电纺丝装置，其特征在于，所述纺丝头呈球冠状。

5.如权利要求4所述的曲面状静电纺丝装置，其特征在于，所述纺丝头的轴线与所述供液管的轴线重叠。

6.如权利要求1所述的曲面状静电纺丝装置，其特征在于，所述纺丝头为铜制纺丝头。

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