一种静电纺丝喷头制造技术

本发明专利技术涉及一种静电纺丝喷头，尤其是涉及到一种使一维固体纳米材料在纤维中顺向于纤维轴向方向排列的静电纺丝喷头。静电纺丝喷头由进液口、腹腔和喷嘴构成，所述的腹腔由上端腔体和下端腔体构成，上端腔体内壁面呈柱面状，下端腔体内壁面呈弧面状，喷嘴位于下端腔体下端，上端腔体和下端腔体之间螺纹连接，进液口位于上端腔体的上端面上，进液口、上端腔体和下端腔体、喷嘴的中心轴一致。本静电纺丝喷头力学性能优异，可以克服一维固体纳米材料在纺丝过程中未能与纤维顺向排列的困难，发明专利技术的核心是实现一维固体纳米材料在静电纺纳米纤维中顺向排布。本发明专利技术设计合理，结构简单，制作一体成型，成本低，便于检测维修与清洗。

【技术实现步骤摘要】
一种静电纺丝喷头
本专利技术涉及一种静电纺丝喷头，尤其是涉及到一种使一维固体纳米材料在纤维中顺向于纤维轴向方向排列的静电纺丝喷头，属于纺织器械类。
技术介绍
为满足不同领域对纳米纤维的功能要求，已经设计开发了多种结构的静电纺丝喷头，从普通的针管式静电纺丝喷头，到同轴静电纺丝喷头，再到同轴多芯静电纺丝喷头及平行静电纺丝喷头等，利用这些结构的静电纺丝喷头能够制备各种不同材料组成的多种结构特征的复合纳米纤维。中国专利公开号：CN203284511U，公开日2013年11月13号专利技术创造了一种多流体复合静电纺丝喷头，该申请案公开了一种多流体复合静电纺丝喷头以混合多流体纺丝。但是该专利技术只是单纯复合纺丝，生成的纤维内部结构无规律，并没有一维固体纳米物质在纤维中的轴向取向排布的效果。中国专利公开号：CN203451653U，公开日2014年02月26号专利技术创造了一种夹层式静电纺丝喷头，该申请案公开了一种夹层式静电纺丝喷头，包括中空的喷管,所述喷管内同心嵌套有至少一个中空内喷管，所纺制的纤维结构为不溶性非确定性混合纤维纱，并不能使一维固体纳米材料与纤维形成同轴的皮芯结构。现有的各种静电纺丝喷头，由于构造上的原因，对含有一维固体纳米材料的复合纺丝液进行纺丝时，都不能实现一维固体纳米材料在静电纺纳米纤维轴向上取向排布。
技术实现思路
针对上述存在问题，本专利技术的目的在于提出的一种能混纺一维固体纳米材料与纳米纤维，并且能使一维固体纳米材料在纤维内轴向取向排布，形成皮芯结构的静电纺丝喷头。为了实现上述目的，本专利技术的技术解决方案为：一种静电纺丝喷头，包括由进液口、腹腔和喷嘴构成的静电纺丝喷头，所述的腹腔由上端腔体和下端腔体构成，上端腔体内壁面呈柱面状，下端腔体内壁面呈弧面状，喷嘴位于下端腔体下端，上端腔体和下端腔体之间螺纹连接，进液口位于上端腔体的上端面上，进液口、上端腔体和下端腔体、喷嘴的中心轴一致。下端腔体是双曲线绕中心轴旋转一周所形成的闭合立体空间，双曲线绕中心轴旋转一周构成的面为下端腔体的内壁面，双曲线的离心率为1-1.414，双曲线的实轴，即下端腔体的细颈内径为喷嘴出口内径的0.8倍。所述喷嘴的内径为0.33-0.90mm，喷嘴长度为内径的1.5-2.5倍，下端腔体的长度为喷嘴长度的2.5倍，上端腔体的长度为下端腔体的长度的0.5倍。由于采用了以上技术方案，本专利技术的静电纺丝喷头所采用的上端腔体的内壁面为柱面，下端腔体的内壁面为弧面，弧面由双曲线绕中心轴旋转而成，双曲线的离心率为1-1.414，纺丝液由上端腔体流经下端腔体，再由喷嘴流出，下端腔体中液面在纺丝液流动方向上逐渐减小，减小趋势与下端腔体的形态特征一致，离心率为1-1.414保证了溶液在流动过程中产生的剪切力使分散有一维固体颗粒的纺丝液中的一维固体颗粒在纺丝液流动方向上取向排布，下端腔体的内壁面呈弧面状使下端腔体中流动的纺丝液受到的剪切阻力随内壁弧面逐渐增大，有效的降低纺丝液到达下端腔体与喷嘴结合处的液压。下端腔体与喷嘴结合处的内径为喷嘴出口内径的0.8倍，纺丝液由下端腔体与喷嘴结合处小口径流经喷嘴出口的大口径进一步降低纺丝液在喷嘴出口的压力，有效的避免了纺丝液从喷嘴出口流出时由于纺丝液压力变化太大使得纺丝液在喷嘴出口发生大的膨胀而破坏一维固体颗粒在纺丝液流动方向上取向的排布，喷嘴的内径为0.33-0.90mm的限定保证了本专利技术静电纺丝头能应用于对分散有一维固体颗粒的纺丝液的静电纺丝；喷嘴长度为直径的1.5-2.5倍的限定在于确保流入喷嘴的纺丝液不会由于喷嘴管道壁对纺丝液的阻碍作用而使喷嘴内的纺丝液压力增大，进而使喷嘴出口处纺丝液压力变化过大破坏一维固体颗粒在纺丝液流动方向上取向的排布。上端腔体的长度为下端腔体的长度的0.5倍，确保了腔体内有足够的溶液供给，下端腔体的长度为喷嘴长度的2.5倍，有效的控制了液体流出腔体时的液压，使得纺丝液在流动过程中，纺丝液中的一维固体颗粒能在纺丝液流动方向上取向排布。利用本专利技术静电纺丝喷头纺丝对具有一维固体纳米材料均匀分散的纺丝液纺丝，能实现一维固体纳米材料在纤维中均匀的轴向取向排布。本专利技术设计合理，结构简单，制作一体成型，成本低，便于检测维修与清洗。附图说明图1是本专利技术的结构示意图。具体实施方式下面结合附图对本专利技术作进一步详细阐述。参照图1，一种静电纺丝头，包括喷嘴1，腹腔、进液口4。所述的腹腔由上端腔体3和下端腔体2构成，上端腔体内壁面呈柱面状，下端腔体2内壁面呈弧面状，喷嘴1位于下端腔体2下端，上端腔体3和下端腔体2之间螺纹连接，进液口4位于上端腔体3的上端面上，进液口4、上端腔体3和下端腔体2、喷嘴1的中心轴一致。下端腔体2是双曲线绕中心轴旋转一周所形成的闭合立体空间，双曲线绕中心轴旋转一周构成的面为下端腔体2的内壁面，双曲线的离心率为1-1.414，双曲线的实轴，即下端腔体2的细颈内径为喷嘴1出口内径的0.8倍。所述喷嘴1的内径为0.33-0.90mm，喷嘴)长度为内径的1.5-2.5倍，上端腔体3的下端腔体2的长度为喷嘴1长度的2.5倍，长度为下端腔体2的长度的0.5倍。在静电纺丝过程中，将聚合物液体加入到上端腔体3中，在溶液流动过程中，下端腔体2内流体内部的剪切力作用，使得纺丝液中的一维纳米材料受压力排挤，溶液内的一维纳米材料受到剪切力而顺向于下端腔体尖端方向排列。在进液口4和接收装置之间接上高压电场，同性电荷就会在聚合物溶液中聚集。由于同性电荷的相互排斥及表面电荷向相反电极收缩,产生一个与表面张力相反的电场。而当电场力的大小等于聚合物溶液的表面张力时,聚合物溶液就会在喷头达到平衡随着电压的增大,当电场力增大到能够克服溶液的表面张力时,聚合物溶液就会从喷嘴1喷射出来形成一个聚合物喷射流。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种静电纺丝喷头，包括由进液口(4)、腹腔和喷嘴(1)构成的静电纺丝喷头，其特征在于：所述的腹腔由上端腔体(3)和下端腔体(2)构成，上端腔体内壁面呈柱面状，下端腔体(2)内壁面呈弧面状，喷嘴(1)位于下端腔体(2)下端，上端腔体(3)和下端腔体(2)之间螺纹连接，进液口(4)位于上端腔体(3)的上端面上，进液口(4)、上端腔体(3)和下端腔体(2)、喷嘴(1)的中心轴一致。

【技术特征摘要】
1.一种静电纺丝喷头，包括由进液口(4)、腹腔和喷嘴(1)构成的静电纺丝喷头，其特征在于：所述的腹腔由上端腔体(3)和下端腔体(2)构成，上端腔体内壁面呈柱面状，下端腔体(2)内壁面呈弧面状，喷嘴(1)位于下端腔体(2)下端，上端腔体(3)和下端腔体(2)之间螺纹连接，进液口(4)位于上端腔体(3)的上端面上，进液口(4)、上端腔体(3)和下端腔体(2)、喷嘴(1)的中心轴一致。2.根据权利要求1所述的一种静电纺丝喷头，其特征在于：下端腔体(2...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐卫林，陈冲，柏自奎，周应山，顾绍金，陶咏真，
申请(专利权)人：武汉纺织大学，
类型：发明
国别省市：湖北,42