[发明专利]一种多喷头静电纺丝装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种静电纺丝装置，特别是涉及具有双层辅助气体的大面积、多射流的一种多喷头静电纺丝装置。

背景技术

近几年来，高压静电纺丝技术以其简单、通用、容易操控、成本低等优点已经成为制备纳米纤维材料的主流技术，而且可以实现纳米结构的尺寸形貌可调可控。静电纺丝技术制备的纳米纤维材料已经被广泛的研究，并应用在纺织、过滤器、增强材料、光电器件、催化剂、传感器以及生物医学领域。目前，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（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，无法进行批量制造纳米纤维，因此静电纺丝纳米纤维批量装置也就成为了这项技术工业应用的关键。目前提高静电纺丝纳米纤维效率的方法有采用多纺丝喷头进行静电纺丝（F.L.Zhou,R.H.Gong,et al.Polymeric nanofiber via flat spinneret electrospinning[J].Polymer Engineering&Science,2009,49(12),2475-2481）。目前大多数采用的是使用标准注射纺丝喷头作为喷嘴，但这种方式下给各个纺丝喷头提供高压电源难度比较高，常见的是采用导线缠绕各个纺丝喷头的方式进行统一提供高压电源，这种方式比较繁琐，不方便，应对纺丝喷头数量较多的时候尤其不实用。并且采用多纺丝喷头体系，每个射流均存在类似单根纺丝喷头体系静电纺丝的鞭动不稳定性，射流之间还会发生静电排斥作用，使射流产生倾斜现象，增加了射流不稳定性，纺出的纳米纤维不均匀，影响了所制备纳米纤维的质量。

发明内容

本发明的目的旨在提供可提高静电纺丝效率，减小纺丝射流之间静电干扰，促进电纺纳米纤维在收集板上均匀分布，提高所收集到纳米纤维膜厚度的均匀性，改善静电纺丝纳米纤维质量，确保多喷射流的稳定快速喷射，实现绝缘基底的纳米纤维收集，具有双层辅助气流的一种多喷头静电纺丝装置。

本发明设有可控注射装置、液体导管、分液装置、高压电源、上层气罩、下层气罩、曲面电极板、纺丝喷头、转接头、下层气体导管、辅助调压阀、辅助气泵、上层气体导管、调压阀、气泵以及接收装置；

所述可控注射装置连接液体导管一端，液体导管另一端与分液装置输液口连接；转接头分别与分液装置上的阵列螺纹孔螺纹连接；转接头上锥形凸台与纺丝喷头的锥形内孔连接；纺丝喷头穿过曲面电极板上的通孔，曲面电极板上表面与纺丝喷头球面段接触，曲面电极板对纺丝喷头施加向上的预紧力并固定在分液装置上；各个转接头上螺纹段端面设有直槽，通过直槽向下调节各个转接头与分液装置的螺纹连接，消除纺丝喷头球面段与曲面电极板上表面存在的间隙，各个纺丝喷头与曲面电极板上表面可靠接触；纺丝喷头穿过上层气罩底部圆柱凸台上的同轴弧形通孔，上层气罩底部圆柱凸台底面位于纺丝喷头针尖上方并接近纺丝喷头的针尖，上层气罩底部圆柱凸台底面与分液装置连接，下层气罩的通孔阵列分别穿过上层气罩底部的每组圆柱凸台，下层气罩的底面位于上层气罩底部圆柱凸台底面的上方，接近上层气罩底部圆柱凸台底面并与分液装置连接；上层气罩与曲面电极板中间形成上层储气室，下层气罩与上层气罩之间形成下层储气室；气泵连接调压阀，调压阀连接上层气体导管，上层气体导管分成三路分别与分液装置侧边上方均匀圆周阵列的三个气孔通道连接，均匀供气至上层储气室；辅助气泵连接辅助调压阀，辅助调压阀连接下层气体导管，下层气体导管分成三路分别与分液装置侧边下方均匀圆周阵列的三个气孔通道连接，均匀供气至下层储气室；接收装置位于纺丝喷头正下方并垂直于纺丝喷头轴向；高压电源的正负极分别连接曲面电极板和接收装置。

所述每组圆柱凸台数量可为3～10个。

所述纺丝喷头可采用不锈钢纺丝喷头，不锈钢纺丝喷头上设有锥形内孔，锥形内孔与转接头下端锥形凸台配合连接。