一种基于实心针喷丝装置的静电喷丝系统制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种基于实心针喷丝装置的静电喷丝系统，上述实心针喷丝装置包括实心针，实心针包括针体以及套设于针体一端的针尖；以及针套，针套内沿其轴向方向开设有与实心针相配合的中心孔，实心针通过中心孔套设于针套内，并且，实心针的外壁与中心孔的孔壁间隙配合，针套一端的侧壁上设有喂液通道，喂液通道贯穿针套的侧壁并与中心孔连通，喂液通道内设有进液阀，中心孔内相对靠近喂液通道的一端设有出液阀。本发明专利技术所设计的实心针喷丝装置中，利用针套包裹的实心针和电极环，可有效减弱针头间的静电斥力以及末端效应现象；同时，通过调整电极环的高度使每个电极环与接收电极处于合适的距离，可实现场强均匀，从而达到均匀纺丝的效果。

Electrostatic spraying system based on solid needle spinneret

The invention discloses a device for solid needle spinneret based on electrostatic spinning system, the solid needle spinning device comprises a solid needle, a solid needle comprises a needle body and the needle sleeve is arranged on one end of the needle body; and the needle sleeve needle sleeve along its axial direction center hole is arranged with a solid needle phase. The solid needle passes through the center hole is arranged on the needle sleeve, and the outer wall of the solid wall clearance needle and the center hole with the side wall of the needle sleeve is arranged on the liquid feeding channel, liquid feed passageway through the side wall of the needle sleeve and connected with the center hole, liquid feeding channel is provided with a liquid inlet valve, center hole in the relatively near one end feed liquid passage is provided with a liquid outlet valve. The solid needle spinning device designed by the invention, the use of solid needle and needle electrode ring wrap, can effectively reduce the electrostatic repulsion between the needle and the end effect; at the same time, by adjusting the height of the ring electrode of each electrode ring and the receiving electrode at a suitable distance, can be strong uniform, so as to achieve uniform spinning effect.

【技术实现步骤摘要】
一种基于实心针喷丝装置的静电喷丝系统
本专利技术涉及静电喷丝
，尤其涉及一种实心针喷丝系统及其使用的静电喷丝系统。
技术介绍
纳米纤维广义上是指直径在1000nm以下的纤维，具有比表面积大、孔隙率高等特点，被广泛应用于高效过滤材料、创伤敷料、组织工程、复合材料、电池电极及微纳米器件等领域。静电纺丝是通过高压直流电源产生的电场力拉伸聚合物溶液或熔体来制备纳米纤维的方法，是目前制备纳米纤维的最有效技术之一。静电纺丝包括溶液静电纺丝和熔融静电纺丝两大类，其中溶液静电纺丝由于其设备及工艺简单而得到快速发展。溶液静电纺丝装置主要包括高压电源发生器、喷丝头、供液系统和纤维接收装置四部分。溶液静电纺丝装置可以采用单个金属毛细针管作为喷丝头实现纺丝，如专利200420020596.3、200410025622.6等所公开的技术。但是，由于传统单个金属毛细针管静电纺丝产率较低，无法满足工业化需求，成为制约其发展的瓶颈问题。目前，实现规模化静电纺丝的相关技术可以归纳为多针头式(带毛细孔针头)和无针头式两大类。Theron等将多个金属毛细针管按照直线排列或矩形排列的方式组成多针头静电纺丝装置[S.A.THERON，A.L.YARIN，E.ZUSSMAN，E.KROLL.Multiplejetsinelectrospinning：experimentandmodeling.Polymer，2005，46(9)：2889-2899.]，国内及国际上也出现了很多类似专利，如200420107832.5、201510278266.7、WO2007035011等所公开的技术。多针头静电纺丝技术喷丝位置可控、喂液量可控、喷丝过程稳定，且在产量上有了大幅提高，但是多针头静电纺丝过程中会出现严重的“边缘效应(Endeffect)”现象，即由于同排多针头之间存在静电排斥，导致两边的针头出来的射流会向两侧严重倾斜，使接收装置只能接收到中间的部分纤维，导致静电纺丝效率和产量大打折扣，同时，由于各针头之间场强的相互干扰，使得场强分布不均匀，导致获取的纤维膜均匀度不好；除此之外，针头堵塞、不便清洗、注射泵容量有限以及针头所带电荷回流易导致电器元件损毁、输液管路易发生爆炸和着火等问题，都在很大程度上阻碍了多针头静电纺丝工业化的进程。无针头静电纺设备不存在针头堵塞问题，产量比针头式静电纺提高了很多，但是由于发射极大多没有尖峰且面积较大，泰勒锥产生的临界场强大，能耗较高；同时，泰勒锥产生的位置和状态不可控，所得纤维粗细不匀、纤维偏粗、产品质量难以控制。另外，无针头静电纺往往采用开放式供液，会导致溶剂挥发、溶液浓度变大、喷丝过程不可控等问题，往往给工业化生产带来很大不便。
技术实现思路
针对现有的静电纺丝
存在的上述问题，现提供一种基于实心针喷丝装置的静电喷丝系统，旨在解决传统针管式静电纺丝装置针头堵塞、不便清洗、单次纺丝溶液量有限、场强不均匀以及存在的“边缘效应”等问题和无针头静电纺丝中开放式供液导致的溶剂挥发、纺丝射流不可控及能耗过高等问题。具体技术方案如下：本专利技术的第一个方面是提供一种实心针喷丝装置，具有这样的特征，包括：实心针，实心针包括针体以及设于针体一端的针尖；以及针套，针套内沿其轴向方向开设有与实心针相配合的中心孔，针体设置针尖的一端从针套的一端伸入中心孔内，并且，实心针的外壁与中心孔的孔壁间隙配合，针套另一端的侧壁上设有喂液通道，喂液通道贯穿针套的侧壁并与中心孔连通，喂液通道内设有进液阀，中心孔内相对靠近喂液通道的一端设有出液阀，针套另一端的中心孔的孔壁上同轴套设有电极环，并且，电极环套设于出液阀的外周。上述的实心针喷丝装置，还具有这样的特征，针体、针尖均为圆柱体状，并且，针尖通过与针体横截面面积相同的底面连接于针体上。上述的实心针喷丝装置，还具有这样的特征，针体由金属材料制成，针尖由绝缘材料制成，上述绝缘材料包括聚酰亚胺、聚甲醛、酚醛树脂、聚四氟乙烯、聚丙烯、高强聚乙烯或陶瓷等有机或无机绝缘材料。上述的实心针喷丝装置，还具有这样的特征，针套由绝缘材料制成，上述绝缘材料包括聚酰亚胺、聚甲醛、酚醛树脂、高强聚乙烯、聚丙烯、聚四氟乙烯或陶瓷等有机或无机绝缘材料。上述的实心针喷丝装置，还具有这样的特征，进液阀和出液阀均为单向阀。本专利技术的第二个方面是提供一种静电喷丝系统，包括静电发生器、接收装置、供液装置和升降系统，具有这样的特征，还包括若干上述的实心针喷丝装置，供液装置设有若干与实心针喷丝装置一一对应的微流管道，微流管道与进液阀一一对应连通，升降系统与实心针连接并驱动实心针做往复直线运动，接收装置位于出液阀的下方，电极环均与静电发生器中的正压电极电连接，接收装置中的接收电极与静电发生器中的负压电极电连接。上述的静电喷丝系统，还具有这样的特征，供液装置设有衣架式供液流道，微流管道设于供液流道的底部且与供液流道内部连通。上述的静电喷丝系统，还具有这样的特征，升降系统包括针板以及驱动针板做往复直线运动的驱动电机，各实心针中针体相对针尖另一端均与针板连接。上述的静电喷丝系统，还具有这样的特征，接收装置还包括两幅平行设置的导辊以及缠绕于两幅导辊之间的基布，基布位于出液阀的下方。上述的静电喷丝系统，还具有这样的特征，静电喷丝系统还包括控制器，控制器与驱动电机电连接。上述方案的有益效果是：本专利技术所设计的实心针喷丝装置中，利用针套包裹的实心针和电极环，可有效减弱针头间的静电斥力以及末端效应现象；同时，通过调整电极环的高度使每个电极环与接收电极处于合适的距离，可实现场强均匀，从而达到均匀纺丝的效果；实心针的上、下往复运动，可有效解决毛细管(针头)式静电纺丝更注重的针套堵塞现象；设置的单向进液阀和单向出液阀配合实心针的运动可防止电荷逆流，且带电溶液仅限于针尖和针套顶端之间很小区域，极大地降低了大量电荷在喂液通道积累引起的爆炸、着火概率，可实现安全喂液和连续生产。附图说明图1为本专利技术的实施例中提供的单个实心针喷丝装置的结构示意图；图2为本专利技术的实施例中提供的基于多个实心针喷丝装置的静电喷丝系统的结构示意图。附图中：1、实心针；11、针体；12、针尖；2、针套；21、中心孔；211、出液阀；22、喂液通道；221、进液阀；23、电极环；3、静电发生器；31、正压电极；32、负压电极；4、接收装置；41、导辊；42、基布；5、供液装置；51、微流管道；52、供液流道；6、升降系统；61、针板。具体实施方式下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术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专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。需要说明的是，在不冲突的情况下，本专利技术中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面结合附图和具体实施例对本专利技术作进一步说明，但不作为本专利技术的限定。图1为本专利技术的实施例中提供的实心针喷丝装置的结构示意图，图2为本专利技术的实施例中提供的静电喷丝系统的结构示意图。如图1和图2所示，本专利技术的实施例中提供的静电喷丝系统，包括：静电发生器3、接收装置4、供液装置5和升降系统6，还包括实心针喷丝装置，供液装置5设本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种实心针喷丝装置，其特征在于，包括：实心针(1)，所述实心针(1)包括针体(11)以及设于所述针体(11)一端的针尖(12)；以及针套(2)，所述针套(2)内沿其轴向方向开设有与所述针体(11)相配合的中心孔(21)，所述针体(11)设置针尖(12)的一端从所述针套(2)的一端伸入所述中心孔(21)内，并且，所述实心针(1)的外壁与所述中心孔(21)的孔壁间隙配合，所述针套(2)另一端的侧壁上设有喂液通道(22)，所述喂液通道(22)贯穿所述针套(2)的侧壁并与所述中心孔(21)连通，所述喂液通道(22)内设有进液阀(221)，所述中心孔(21)内相对靠近所述喂液通道(22)的一端设有出液阀(211)，所述针套(2)另一端的所述中心孔(21)的孔壁上同轴套设有电极环(23)，并且，所述电极环(23)套设于所述出液阀(211)的外周。

【技术特征摘要】
1.一种实心针喷丝装置，其特征在于，包括：实心针(1)，所述实心针(1)包括针体(11)以及设于所述针体(11)一端的针尖(12)；以及针套(2)，所述针套(2)内沿其轴向方向开设有与所述针体(11)相配合的中心孔(21)，所述针体(11)设置针尖(12)的一端从所述针套(2)的一端伸入所述中心孔(21)内，并且，所述实心针(1)的外壁与所述中心孔(21)的孔壁间隙配合，所述针套(2)另一端的侧壁上设有喂液通道(22)，所述喂液通道(22)贯穿所述针套(2)的侧壁并与所述中心孔(21)连通，所述喂液通道(22)内设有进液阀(221)，所述中心孔(21)内相对靠近所述喂液通道(22)的一端设有出液阀(211)，所述针套(2)另一端的所述中心孔(21)的孔壁上同轴套设有电极环(23)，并且，所述电极环(23)套设于所述出液阀(211)的外周。2.根据权利要求1所述的实心针喷丝装置，其特征在于，所述针体(11)和所述针尖(12)均为圆柱体，并且，所述针尖(12)通过与所述针体(11)横截面面积相同的底面连接于所述针体(11)上。3.根据权利要求1或2所述的实心针喷丝装置，其特征在于，所述针体(11)由金属材料制成，所述针尖(12)由绝缘材料制成。4.根据权利要求3所述的实心针喷丝装置，其特征在于，所述针套(2)由绝缘材料制成。5.根据权利要求4所述的实心针喷丝装置，其特征在于，所述进液阀(221)和所述出液阀(211)均为单向阀。6.一种静电喷丝系统...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘延波，
申请(专利权)人：天津工业大学，
类型：发明
国别省市：天津,12