一种无针静电纺丝喷头泰勒锥均布增效装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种无针静电纺丝喷头泰勒锥均布增效装置及方法，包括直线型纺丝喷头或圆环型纺丝喷头，仿泰勒锥形圆锥体固定在直线型纺丝喷头或圆环型纺丝喷头的出丝孔旁或者出丝边缘；直线型纺丝喷头或圆环型纺丝喷头下方设有接收板，仿泰勒锥形圆锥体连接高压静电发生器一，接收板连接高压静电发生器二，直线型纺丝喷头或圆环型纺丝喷头接地。本发明专利技术的有益效果是可以使无针喷头上的泰勒锥实现均匀分布，并且增加泰勒锥数量，在静电纺丝法制备超细纤维膜产业化过程中，可以提高纤维膜均匀性，提高生产效率。

A Nozzle Taylor Cone Uniform Distribution Synergistic Device and Method for Needle-Free Electrospinning

The invention discloses a needle-free electrostatic spinning nozzle Taylor cone uniform distribution synergistic device and method, including a linear spinning nozzle or a circular spinning nozzle, a Taylor-like cone is fixed beside the spinning hole or the edge of the spinning nozzle; a receiving plate is arranged below the linear spinning nozzle or the circular spinning nozzle, and a Taylor cone-like cone is imitated. Connect the high voltage electrostatic generator one, the receiving plate connects the high voltage electrostatic generator two, and the linear spinning nozzle or the circular spinning nozzle is grounded. The beneficial effect of the invention is that the Taylor cone on the needleless nozzle can be uniformly distributed, and the number of Taylor cones can be increased. In the industrialization process of preparing ultrafine fiber membrane by electrospinning, the uniformity of the fiber membrane can be improved and the production efficiency can be improved.

【技术实现步骤摘要】
一种无针静电纺丝喷头泰勒锥均布增效装置及方法
本专利技术属于静电纺丝
，涉及一种无针静电纺丝喷头泰勒锥均布增效装置及方法。
技术介绍
静电纺丝是聚合物溶液或者熔体在高压电场作用下，带电或者极化，进而被拉伸，溶剂挥发或熔体冷却固化形成纤维的方法。静电纺丝法采用相对简单的装置即可实现直径微米到纳米级纤维的连续制备，被认为是最直接有效的聚合物超细纤维制备方法。静电纺丝法所制纤维具有高比表面积、高孔隙率等特点，如何简单、高效的制备均匀且细的聚合物纤维成为研究热点和难点。在单毛细管静电纺丝中，针头处的液滴由于受到重力和表面张力等影响，呈椭球形，加载电压后，电荷在液滴表面迅速聚集，进而液滴被拉伸变形，形成射流。静电纺丝过程中液滴拉伸变形所形成的角度最早由泰勒(Taylor)提出，并且建立方程，推导计算得出半锥角度为49.3°，所以被称为泰勒锥(TaylorCone)。泰勒锥是静电纺丝射流的源头，泰勒锥的个数直接决定了射流的数目，并且泰勒锥排布的均匀性也直接决定了所制备纤维直径和纤维膜厚度的均匀性。传统静电纺丝技术是利用毛细管针头挤出溶液或者熔体进行纺丝，效率较低，难以产业化。为了提高静电纺丝纤维产出效率，研究人员专利技术了无针静电纺丝技术，利用自由表面或者边界形成的溶液或者熔体薄膜，在高压静电场作用下，形成多个泰勒锥，进而形成多射流，极大的提高了纺丝效率。例如，中国专利技术专利一种熔体微分静电纺丝喷头(申请号201310159570.0)，其采用环形尖端喷头，在高压静电场作用下，熔体在环形尖端自组织形成间距均匀的多泰勒锥，进而形成多射流。本专利申请人在利用高速摄像机对其泰勒锥分布过程进行拍摄研究发现，环形尖端多泰勒锥间距均匀的形成原因是：喷头在高压静电场中，泰勒锥之间带同种电荷，相互排斥，由于喷头尖端是环形闭合曲线，泰勒锥数量达到峰值后，排斥作用使泰勒锥间距逐渐趋向一致，形成均匀稳定多泰勒锥分布。上述技术中，单喷头形成均匀稳定多泰勒锥的根本原因是喷头尖端采用了环形闭合曲线，在产业化过程中，为了增加超细纤维膜的幅宽，采用了阵列式多喷头组合模式进行生产，见中国专利技术专利(申请号201510033093.2)，而喷头与喷头之间的空隙又带来了纤维膜厚度不均的问题，影响了产品质量。采用直线型喷头可以解决此问题，但是其尖端不是闭合曲线，泰勒锥之间排斥力无法形成闭环限制，导致泰勒锥数量少且间距不均匀，所以需要开发一种无针静电纺丝喷头泰勒锥均布增效装置及方法。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种无针静电纺丝喷头泰勒锥均布增效装置及方法，本专利技术的有益效果是可以使无针静电纺丝喷头尖端泰勒锥均匀分布和增加数量，在静电纺丝法制备超细纤维膜产业化过程中，将有助于提高纤维直径和纤维膜的均匀性和提高生产效率。本专利技术一种无针静电纺丝喷头泰勒锥均布增效装置包括直线型纺丝喷头或圆环型纺丝喷头，仿泰勒锥形圆锥体固定在直线型纺丝喷头或圆环型纺丝喷头的出丝孔旁或者出丝边缘；此结构能提高两个仿泰勒锥形圆锥体之间形成的泰勒锥间距的均匀性，也可以在纺丝喷头任意位置增加此圆锥体，并且在其上施加微电压，提高纺丝喷头尖端电荷密度，增加纺丝喷头感应场强，从而进一步增加泰勒锥数量，提高生产效率。直线型纺丝喷头或圆环型纺丝喷头下方设有接收板，仿泰勒锥形圆锥体连接高压静电发生器一，接收板连接高压静电发生器二，直线型纺丝喷头或圆环型纺丝喷头接地。进一步，仿泰勒锥形圆锥体底部直径为0.5-2mm，高度为1-5mm。仿泰勒锥形圆锥体也可以布置在纺丝段任意位置。进一步，当直线型纺丝喷头或圆环型纺丝喷头接地，接收板接高压电极时，仿泰勒锥形圆锥体采用电介质材料，可以是纸、木头、玻璃、树脂或大理石等，当直线型纺丝喷头或圆环型纺丝喷头接高压电极，接收板接地时，仿泰勒锥形圆锥体也可以采用导电材料，可以是金属、石墨等。进一步，所述的仿泰勒锥形圆锥体，通过粘接、吸附、热复合等方法固定在纺丝喷头上。本专利技术一种无针静电纺丝喷头泰勒锥均布方法，在无针静电纺丝喷头纺丝段成对引入仿泰勒锥形圆锥体，在高压静电场中，仿泰勒锥形圆锥体和泰勒锥感应同样极性的电荷，对泰勒锥形成排斥效应，在泰勒锥之间相互排斥的共同作用下，促使仿泰勒锥形圆锥体之间的泰勒锥位置产生微调并重新分布，最终形成间距稳定均匀排布。本专利技术一种无针静电纺丝喷头泰勒锥增效方法，在纺丝段任意位置安装仿泰勒锥形圆锥体，并在其上施加微电压，提高纺丝喷头纺丝段电荷密度，增加感应场强，从而使泰勒锥数量增加，增加生产效率。附图说明图1是无针静电纺丝喷头泰勒锥均布增效装置固定在直线型纺丝喷头上的结构示意图；图2是无针静电纺丝喷头泰勒锥均布增效装置固定在圆环型纺丝喷头上的结构示意图；图3是仿泰勒锥形圆锥体结构示意图。图中：1-直线型纺丝喷头，2-仿泰勒锥形圆锥体，3-泰勒锥，4-接收板，5-高压静电发生器一，6-高压静电发生器二，7-圆环型纺丝喷头。具体实施方式下面结合具体实施方式对本专利技术进行详细说明。实施例一如图1所示，3个仿泰勒锥形圆锥体2分别固定在直线型纺丝喷头1的两侧和中间位置，直线型纺丝喷头1长100mm，聚丙烯(PP)熔体在直线型纺丝喷头1下部边缘实现线性均匀分布，仿泰勒锥形圆锥体2采用玻璃材质，底面直径2mm，高3mm，使用耐高温胶粘接在直线型纺丝喷头1下部尖端，仿泰勒锥形圆锥体2接高压静电发生器一5，接收板4接高压静电发生器二6，直线型纺丝喷头1接地，调整纺丝距离150mm，打开高压静电发生器二6，调整电压为50kV，这时直线型纺丝喷头1尖端逐渐形成80个泰勒锥3，经过短暂调整，泰勒锥间隔变得均匀一致，稳定后，打开高压静电发生器一5，调整电压为100V，直线型纺丝喷头1尖端电荷密度增加，泰勒锥数量增加到120个，并且位置再次发生微调，实现均布。实施例二如图2所示，4个仿泰勒锥形圆锥体2间隔均匀固定在圆环型纺丝喷头7尖端，圆环型纺丝喷头7直径40mm，与接收板4距离80mm，聚丙烯(PP)熔体经圆环型纺丝喷头7环形狭缝流道在其尖端形成环形均匀熔体薄层，打开高压静电发生器二6，调整电压为65kV，这时圆环型纺丝喷头7尖端产生约90个间距均匀的泰勒锥3，打开高压静电发生器一5，调整其电压为120V，仿泰勒锥形圆锥体2上电荷密度增加，且其直接作用于圆环型纺丝喷头7纺丝尖端，使其感应场强增强，泰勒锥3数量增加到约150个，并形成稳定射流。本专利技术通过在无针静电纺丝喷头纺丝段上成对引入仿泰勒锥形圆锥体，可以使其之间泰勒锥实现均布，也可以对其施加微电压，提高纺丝喷头尖端电荷密度，提高感应电场强度，从而增加泰勒锥数量，有助于提高静电纺丝纤维直径和纤维膜厚度的均匀性，提高产品质量和生产效率。以上所述仅是对本专利技术的较佳实施方式而已，并非对本专利技术作任何形式上的限制，凡是依据本专利技术的技术实质对以上实施方式所做的任何简单修改，等同变化与修饰，均属于本专利技术技术方案的范围内。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种无针静电纺丝喷头泰勒锥均布增效装置，其特征在于：包括直线型纺丝喷头或圆环型纺丝喷头，仿泰勒锥形圆锥体固定在直线型纺丝喷头或圆环型纺丝喷头的出丝孔旁或者出丝边缘；直线型纺丝喷头或圆环型纺丝喷头下方设有接收板，仿泰勒锥形圆锥体连接高压静电发生器一，接收板连接高压静电发生器二，直线型纺丝喷头或圆环型纺丝喷头接地。

【技术特征摘要】
1.一种无针静电纺丝喷头泰勒锥均布增效装置，其特征在于：包括直线型纺丝喷头或圆环型纺丝喷头，仿泰勒锥形圆锥体固定在直线型纺丝喷头或圆环型纺丝喷头的出丝孔旁或者出丝边缘；直线型纺丝喷头或圆环型纺丝喷头下方设有接收板，仿泰勒锥形圆锥体连接高压静电发生器一，接收板连接高压静电发生器二，直线型纺丝喷头或圆环型纺丝喷头接地。2.按照权利要求1所述一种无针静电纺丝喷头泰勒锥均布增效装置，其特征在于：所述仿泰勒锥形圆锥体底部直径为0.5-2mm，高度为1-5mm。3.按照权利要求1所述一种无针静电纺丝喷头泰勒锥均布增效装置，其特征在于：当所述直线型纺丝喷头或圆环型纺丝喷头接地，所述接收板接高压电极时，所述仿泰勒锥形圆锥体采用电介质材料，当所述直线型纺丝喷头或圆环型纺丝喷头接高压电极，所述接收板接地时，所述仿泰勒锥形圆锥体采用导电材料。4.按照权利要求...

【专利技术属性】
技术研发人员：韩雯雯，陈宏波，杨卫民，汪传生，
申请(专利权)人：青岛科技大学，
类型：发明
国别省市：山东,37