[实用新型]一种连续供液的无针头静电纺丝装置

说明书

技术领域

本实用新型特别涉及浓度大或粘度大的聚合物混合液，属于静电纺丝技术领域。

背景技术

传统的静电纺丝装置主要由高压静电发生器、储液器、注射器、喷丝口等组成，静电纺丝用于非牛顿流体，雾化分裂出的物质为微小的射流。射流在空气中经过劈裂、拉伸、细化等过程形成纳米纤维沉积到收集板上形成微纳米级纤维，广泛应用在医疗、过滤、光电、食品和化妆品等领域。

现有的静电纺丝装置普遍存在溶液浓度和粘度偏大会使喷丝口出现堵塞的情况。连续供液的无针头静电纺丝装置是一项改变纺丝液从存储装置到喷丝口的运动方式，实现高浓度或高粘度溶液纺丝。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种适用于高粘度的非牛顿流体纺丝液，纺丝过程不堵塞针头，可大大减少溶剂成本，提高纺丝效率。

为实现上述目的，本实用新型提供了如下技术方案：

本实用新型公开了一种连续供液的无针头静电纺丝装置，该装置包含纺丝液存储装置、纺丝液旋转喷丝装置、高压静电装置、收集装置。所述的纺丝液存储装置为聚四氟乙烯盒，内表面光滑。所述的旋转喷丝装置由旋转齿轮、转轴、轴承和电机构成；旋转齿轮是由两个大小不同的齿轮啮合而成，小齿轮为低碳钢齿轮，大齿轮为尼龙齿轮，旋转齿轮转动带动转轴高速旋转；转轴为不锈钢高精度细针，带有尖头，细度是1mm，表面精密抛，具有耐强腐蚀，耐高负荷，适合于高速度运转。所述的高压静电装置为高压静电发生器，其可调节输出端电压在0KV～40KV范围。所述的收集装置为接收电极板，其为圆形铝薄板，规格为100mm(直径)×2mm(厚度)，置于转轴的正上方。所述的接收电极板和转轴分别与高压静电发生器的两个静电发生电极相连接。旋转喷丝装置中的转轴穿过聚四氟乙烯盒底部，置于正中心。

本实用新型提供一种持续供液的无针头静电纺丝工艺，大大减少溶剂成本，并提高纺丝效率。

上述连续供液的无针头静电纺丝装置中，在接通电源后，高压静电发生器开始工作。此时与，高压静电发生器相连接的转轴和接收电极板之间就会形成高压静电场。当聚四氟乙烯圆杯里的溶液是高粘度的非牛顿流体时，由于法向应力差，使得溶液在高速旋转的转轴的带动下，沿着转轴被拉伸取向并缠绕在细针上，不断攀爬至顶端。此时，转轴顶端的溶液会带上大量负电荷，在高压静电的作用下，细针顶端的溶液会形成微小射流，其中这些射流会带大量的静电荷，在电场力的作用下沉积到电极板上。

本实用新型的有益效果是：适用于溶液浓度大的纺丝液，减少溶剂的使用和对环境造成的影响。不同于传统无针头静电纺丝设备，新的连续的供液方式能够提高纺丝效率。其次，装置省去了注射器以及注射器的推送机构，不存在堵塞针头的现象。

与现有技术相比，本实用新型所提供的连续供液的无针头静电纺丝装置，其设备总体积和重量大大减小，操作过程简单和人性化。

附图说明

下面结合附图对本实用新型进一步说明：

图1为实用新型的正截面结构示意图

图中1.高压静电发生器，2.低碳钢齿轮，3.尼龙齿轮，4.轴承， 5.电机，6.纺丝溶液，7.聚四氟乙烯盒，8.转轴，9.电极板。

具体实施方式

见附图1，本实用新型包括纺丝液存储装置、纺丝液旋转喷丝装置、高压静电装置和收集装置。纺丝液存储装置为聚四氟乙烯盒7，内表面光滑，在聚四氟乙烯盒7中加入适量的溶液6，适用于高粘度的非牛顿流体纺丝液。旋转喷丝装置由旋转齿轮、转轴8、轴承4和电机5构成，其中转轴8为不锈钢高精度细针，带有尖头，细度是 1mm，穿过聚四氟乙烯盒7底部，置于正中心；转轴表面精密抛，具有耐强腐蚀，耐高负荷，适合于高速度运转。旋转齿轮是由两个大小不同的齿轮啮合而成，小齿轮为低碳钢齿轮2，大齿轮为尼龙齿轮3，旋转齿轮转动带动转轴高速旋转。高压静电装置为高压静电发生器1，其可调节输出端电压在0KV～40KV范围。收集装置为接收电极板9，其为圆形铝薄板，规格为100mm(直径)×2mm(厚度)，置于转轴 8的正上方。接收电极板9和转轴8分别与高压静电发生器1的两个静电发生电极相连接。

使用时，在聚四氟乙烯盒7中加入适量的溶液6，接通总电源，开启高压静电发生器1，预热。打开电机5，低碳钢齿轮2和尼龙齿轮3啮合转动，与低碳钢齿轮2连接的转轴8高速稳定旋转。开启高压静电发生器高压开关，调节电压，转轴8带负高压。开启接收装置，电极板9的开始旋转。溶液随转轴的高速旋转，实现爬杆效应，转轴尖端的液滴得到连续供应。在电场作用下，尖端处的液滴实现泰勒锥，并被强大的高压静电牵伸成纺丝细流。这些细流进一步分裂沉积到电极板9的表面上形成纤维细丝。