[发明专利]带辅助气流的爪型多喷头静电纺丝喷射装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种静电纺丝喷射装置，特别是涉及一种带辅助气流的爪型多喷头静电纺丝喷射装置。

背景技术

静电纺丝自1930年由Formhals发明以来已经逐渐成为制备纳米纳/微米纤维的一种简单而有效的技术。它能将大部分聚合物及其共聚物、嵌段共聚物、衍生物等成功地制备成3纳米到5微米范围内的电纺纤维。其原理是：在高压静电发生器的作用下，电纺液喷丝装置和电纺纤维接收装置之间形成高压静电场，聚合物溶液在喷嘴处形成液滴并被充电，带电液滴在电场力作用下在Taylor锥顶呗加速，当电场力足够大时，带电液滴克服表面张力形成带电射流，带电射流在静电纺丝空间运行时，伴随溶剂挥发，弯曲和拉伸，最终被接收装置收集，形成随机排列的电纺丝纤维材料。

由于电纺丝纤维材料具有高比表面积、高空隙率、高通透性等特性，近年来已经引起了广泛关注，并且在组织工程、给药系统、膜工程以及光学传感器等方面显示出越来越广泛和重要的应用。但是，传统静电纺丝采用单根纺丝喷头仅能产生一束射流，产量只有0.02g/h（[1]O.O.Dosunmu,G.G.Chase,W.Kataphinan and D.H.Reneker.Electrospinning of Polymer Nanofibers from Multiple Jets on a Porous Tubular Surface[J].Nanotechnology,2006,17:1123-1127）；效率非常低，无法进行批量纳米纤维的喷印制造，不适应于静电纺丝技术的工业化生产应用局限了其进一步发展应用。目前，静电纺丝纳米纤维研究仍主要局限于实验室阶段。因此，研制一种适合工业化生产的批量化静电纺丝设备成为电纺纤维材料推广应用关键。

目前，批量电纺装方式主要有：仿生喷气式电纺丝([2]候豪情,陈水亮,程楚云,胡萍.超细聚合物纤维高速气吹静电纺丝复合制备方法及装置.发明专利，专利号:ZL200710009595.7.[3]刘雍，何吉欢，俞建勇，徐岚，刘丽芳．一种可用于大批量生产纳米纤维的喷气式静电纺丝装置．专利申请号：200710036447.4.[4]何吉欢，杨芹，寿大华．一种用于生产纳米纤维的泡泡纺方法及装置．专利申请号：200810037436.2)，但需要气压泵进行气体供给，产生气泡大小难以控制影响了静电纺丝纳米纤维的的均匀性；组合多针尖喷头阵列电纺([5]J.C.Almekinders and C.Jones.Multiple jet electrohydrodynamic spraying and applications[J].J.Aerosol.Sci.,1999,17:969-971；[6]D.J.Smith,D.H.Reneker,A.T.McManus,A.L.Schreuder-Gibson,C.Mello,M.S.Sennett Electrospunfibers and an apparatus therefore.US Patent2004;6753454.)，多喷头上会产生均匀电场受其影响，各个喷头的喷应状态不一致纤维直径差异较大且易于产生珠状结构，同时喷头易于堵塞，不方便操作；磁致喷射批量电纺([7]M.D.Cowley,R.E.Rosensweig.The interfacial stability of a ferromagnetic fluid[J].J.Fluid Mech.1967,30:671-688；[8]A.L.Yarin,E.Zussman.Upward needless electrospinning of multiple nanofibers[J].Polymer,2004,45:2977-2980)，需要在纺丝溶液中加入磁粉和硅油等杂质，影响了纤维的质量，也限制了其应用的范围；多孔管批量电纺([1]O.O.Dosunmu,G.G.Chase,W.Kataphinan and D.H.Reneker.Electrospinning of Polymer Nanofibersfrom Multiple Jets on a Porous Tubular Surface[J].Nanotechnology,2006,17:1123-1127)，需要气泵辅助供液，在纳米纤维均匀性等方面缺陷限制了其应用范围的扩展。

发明内容

本发明的目的是提供一种可避免多喷头静电纺丝喷射装置中各个喷头间电场的干扰作用，确保各个喷头均处于稳定喷射状态的带辅助气流的爪型多喷头静电纺丝喷射装置。