一种莲蓬电纺喷头制造技术

本发明专利技术涉及静电纺丝技术领域，一种莲蓬电纺喷头包括外壳体，外壳体底面为一弧面，外壳体顶面开设有溶液入口，外壳体内部设有溶液通道，溶液通道的底面为弧面，溶液通道的底面均匀设置有数个导体喷嘴，导体喷嘴伸出外壳体外部，形成喷射通道，溶液通道的底面还设有高压电极，高压电极与导电喷嘴电性连接，外壳体内位于溶液通道下方区域设有导气管，导气管与外部辅助气流发生器连通，导气管上面和下面均设有供导体喷嘴穿过的上通孔和下通孔，导气管下通孔孔径大于导体喷嘴的外径，该下通孔边沿设有围绕导体喷嘴周围的引流筒，外壳体底面设有与引流筒底部配合的开孔。本发明专利技术显著提高了静电纺丝射流密度和纳米纤维喷射效率。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及静电纺丝
，具体涉及一种莲蓬电纺喷头。 一种莲蓬电纺喷头
技术介绍
纳米纤维在空气过滤、水体污染物去除和生物医学等方面都有着很好的应用前 景，并开始商业化运用。静电纺丝作为一种新兴的纳米纤维喷射制造技术，因其设备简单、 操作方便、成本低，而且原料来源广泛，在众多的纳米纤维制造技术中显现出很多优点，已 经成为纳米纤维的主流制备技术，得到大范围的推广。 如何提高纳米纤维的生产效率且增强纤维的均匀性是静电纺丝制造
的 重点和难点。目前，传统静电纺丝所采用的单根纺丝喷嘴仅能产生一束射流，产量只有 0.02g/h左右，生产效率非常低，难以满足纳米纤维工业化、商业化生产应用的需求。因此批 量化进行电纺纳米纤维的高效喷射制造，已经成为了静电纺丝技术和电纺纳米纤维产业化 应用的关键。多纺丝喷嘴进行静电纺丝喷射是提高纳米纤维喷射效率最常采用的方法。但 是，静电纺丝喷射过程需要在导体纺丝喷嘴上施加高压电场，各个带电喷嘴或射流之间将 产生相互的电荷排斥和电场抑制，无法保证多射流的正常稳定喷射，多数喷嘴受电场抑制 而无法产生射流喷射；喷嘴无法正常稳定喷射，容易产生液滴滴落，破坏了纳米纤维膜的均 匀性；同时射流相互排斥，也容易引导射流产生波动而影响了射流喷射的稳定性和纳米纤 维的均匀性。再者，从喷嘴处产生的纺丝射流携带有大量的自由电荷，射流间排斥力大射流 密度难以增大，射流密度小于〇. 5根每平方厘米。 受电场抑制干扰的作用，多喷嘴静电纺丝喷射无法实现稳定高效的喷射，并且纳 米纤维膜的均匀性也不容易保持，难以在批量化纳米纤维喷射制造中进行推广应用。增大 纺丝喷嘴间的距离，有利于降低电荷排斥和电场抑制的影响，以促证多个纺丝喷嘴的长时 间、稳定喷射；但经验和理论计算表明，纺丝喷嘴间的距离需要大于5cm才能保证多纺丝射 流的稳定喷射；但随着喷嘴间距的增大，纺丝射流密度将随之减小，从而降低了电纺纳米纤 维喷射效率，严重影响了静电纺丝批量化产量的提高，难以推广应用。 针对批量化静电纺丝纳米纤维，已经有了多种无针尖静电纺丝技术，如滚筒电极、 线电极、边缘效应、气泡式和诱导式等方法。但无针尖静电纺丝喷射过程，溶液液面皆处于 自由波动状态，射流处于无约束可以在表面进行自由移动。射流从溶液自由表面的喷射产 生，射流初始直径变化很大、射流均匀性差别大；并且，纺丝射流不受约束易产生波动，射流 直径变化范围大，严重影响了电纺纳米纤维膜的均匀性和品质。
技术实现思路
解决上述技术问题，本专利技术提供了一种集成化、带鞘气约束的高密度静电纺丝导 体喷嘴，显著提高了静电纺丝射流密度和纳米纤维喷射效率。 为了达到上述目的，本专利技术所采用的技术方案是，一种莲蓬电纺喷头，包括外壳 体，所述外壳体底面为一弧面，所述外壳体顶面开设有溶液入口，所述外壳体内部设有溶液 通道，所述溶液通道的底面为弧面，所述溶液通道的底面均匀设置有数个导体喷嘴，所述导 体喷嘴伸出外壳体外部，形成喷射通道，溶液通道的底面还设有高压电极，所述高压电极与 导电喷嘴电性连接，所述外壳体内位于溶液通道下方区域设有导气管，所述导气管与外部 辅助气流发生器连通，所述导气管上面和下面均设有供所述导体喷嘴穿过的上通孔和下通 孔，所述导气管下通孔孔径大于导体喷嘴的外径，该下通孔边沿设有围绕所述导体喷嘴周 围的引流筒，所述外壳体底面设有与引流筒底部配合的开孔。 进一步的，所述外壳体横截面上小下大呈扇形，所述外壳体顶面为一平面，所述外 壳体底面为一弧面，所述外壳体顶面开设有溶液入口，所述溶液入口与外部溶液供给装置 相连通。 进一步的，该溶液通道的内壁为光滑过渡的双曲线弧面，光滑过渡双曲线弧面能 够减少溶液流动阻力，以保证溶液能顺利流向导体喷嘴。 更进一步的，所述溶液通道的底面为弧面，所述导体喷嘴呈向外发射状态均匀分 布在溶液通道底面上，这种设计使得所述导体喷嘴的喷口大致沿弧面分布，而非处于同一 个水平面，从而避免了或降弱了多个纺丝导体喷嘴之间的电场干扰与抑制。 进一步的，所述导气管的上表面和下表面均为弧面，所述上通孔与导体喷嘴紧密 配合，以免气流从该通孔内向外泄露。 进一步的，所述开孔边沿与引流筒边沿密封配合连接。这能够保证辅助气流能够 最大化地被引流筒引流至导体喷嘴周围，保证鞘层气流通道的形成。 进一步的，所述溶液通道中心区域从左至右沿一水平位置设有左溶液挡块、中心 溶液挡块和右溶液挡块，所述右溶液挡块与左溶液挡块相对所述中心溶液挡块两侧对称排 列设置。所述左溶液挡块、中心溶液挡块和右溶液挡块将溶液通道中的纺丝溶液分隔成多 股流体，分别引导多股流体流向不同区域的导体喷嘴，保证供液的均匀，提高静电纺丝的均 匀性。 进一步的，所述外壳体介于所述溶液通道底面和导气管下底面之间的侧面上开设 有气体入口，所述气体入口包括位于所述外壳体左侧的左气体入口和位于所述外壳体右侧 的右气体入口，所述左气体入口和右气体入口均与所述导气管内部连通。所述外部辅助气 流发生器通过左气体入口和右气体入口向所述导气管内部输送辅助气流。 更进一步的，所述导气管的中部区域的截面高度低于所述导气管的两侧区域的横 截面高度，通过这种设计，使得辅助气流从左气体入口和右气体入口进入后，首先进入到较 为宽阔的导气管两侧区域，进而向较为狭窄的导气管中部区域流动，这有利于控制辅助气 流速度与压力，保证流向各个导流筒内的辅助气流压强与流速的一致性，以保证纺丝射流 的均匀性。 进一步的，所述导气管下表面、导气管上表面、溶液通道底面均为具有相同圆心的 同心弧面。 进一步的，所述引流筒直径为导体喷嘴外径的1.05~2倍。 本专利技术通过采用上述技术方案，与现有技术相比，具有如下优点： 本专利技术通过设计弧形喷头，且在弧形喷头底部设有数个静电纺丝导体喷嘴，再沿所述 弧形喷头底部设置一层弧形导气管，所述弧形导气管中设置有复数个围绕于静电纺丝喷嘴 四周的导流筒，气流进导气管流进导流筒内在导体喷嘴周围形成鞘层气流通道，保证纺丝 溶液的流向均匀，提高纺丝射流喷射的均匀性和稳定性。 本专利技术还在溶液通道设有数个溶液挡块，均匀地将溶液分成多股引导其均匀地流 向各个区域的导体喷嘴。 本专利技术由于将导体喷嘴设置在弧形喷头底部，因此各个导体喷嘴出口处沿弧形分 布而非处于同一个水平面，从而避免了或降弱了多个纺丝导体喷嘴之间的电场干扰与抑制 作用。 本专利技术的导体喷嘴分别单独设置于独立导流筒之中，静电纺丝喷射过程气孔中通 有辅助气流环绕形成鞘层气流。为溶液的喷射提供额外的拉伸作用，促进纺丝射流的快速 喷射，并且鞘层气流围绕于纺丝射流四周，可以对纺丝射流的喷射过程提供屏蔽作用，以减 纺丝射流相互之间的电荷排斥与抑制作用，避免了射流间的相互干扰，以保证的各个射流 的稳定喷射。 【附图说明】 图1是本专利技术的实施例的结构示意图； 图2是图1的A处局部放大图。 【符号说明】 溶液入口 1 ;喷嘴外壳2 ;右溶液挡块3 ;高压电极4 ;右气体入口 5 ;导流筒6 ;导体喷 嘴7 ;导气管下表面8 ;导气管9 ;左气体入口 10 ;导气管上表面11 ;左溶液挡块12 本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种莲蓬电纺喷头，其特征在于：包括外壳体，所述外壳体底面为一弧面，所述外壳体顶面开设有溶液入口，所述外壳体内部设有溶液通道，所述溶液通道的底面为弧面，所述溶液通道的底面均匀设置有数个导体喷嘴，所述导体喷嘴伸出外壳体外部，形成喷射通道，溶液通道的底面还设有高压电极，所述高压电极与导电喷嘴电性连接，所述外壳体内位于溶液通道下方区域设有导气管，所述导气管与外部辅助气流发生器连通，所述导气管上面和下面均设有供所述导体喷嘴穿过的上通孔和下通孔，所述导气管下通孔孔径大于导体喷嘴的外径，该下通孔边沿设有围绕所述导体喷嘴周围的引流筒，所述外壳体底面设有与引流筒底部配合的开孔。

【技术特征摘要】
1. 一种莲蓬电纺喷头，其特征在于：包括外壳体，所述外壳体底面为一弧面，所述外壳 体顶面开设有溶液入口，所述外壳体内部设有溶液通道，所述溶液通道的底面为弧面，所述 溶液通道的底面均匀设置有数个导体喷嘴，所述导体喷嘴伸出外壳体外部，形成喷射通道， 溶液通道的底面还设有高压电极，所述高压电极与导电喷嘴电性连接，所述外壳体内位于 溶液通道下方区域设有导气管，所述导气管与外部辅助气流发生器连通，所述导气管上面 和下面均设有供所述导体喷嘴穿过的上通孔和下通孔，所述导气管下通孔孔径大于导体喷 嘴的外径，该下通孔边沿设有围绕所述导体喷嘴周围的引流筒，所述外壳体底面设有与引 流筒底部配合的开孔。2. 根据权利要求1所述的一种莲蓬电纺喷头，其特征在于：所述外壳体横截面上小下 大呈扇形，所述外壳体顶面为一平面，所述外壳体底面为一弧面，所述外壳体顶面开设有溶 液入口，所述溶液入口与外部溶液供给装置相连通。3. 根据权利要求1所述的一种莲蓬电纺喷头，其特征在于：该溶液通道的内壁为光滑 过渡的双曲线弧面。4. 根据权利要求1所述的一种莲蓬电纺喷头，其特征在于：所述溶液通道的底面为弧 面，所述导体喷嘴呈向外发射状态均匀分布在溶液通道底面上。5. 根据权利要求1所述的一种莲蓬电纺喷头，其特征在于：所述导气管的上表面和下 表面均为弧面。6. 根据权利要求1所述的一种莲蓬电纺喷头，其特征在于：所述开孔边沿与引流筒边 沿密封配合连接。7. 根据权利要求1所述的...

【专利技术属性】
技术研发人员：郑煜铭，郑志烨，陈澍，王进兴，
申请(专利权)人：福建省贝思达环保投资有限公司，中国科学院城市环境研究所，
类型：发明
国别省市：福建;35