[实用新型]一种具有多孔喷头的静电纺丝装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种静电纺丝装置，具体涉及一种具有多孔喷头的静电纺丝装置。

背景技术

纳米纤维具有超高的比表面积、极大长径比、优越的机械性能等特点，在环境工程、组织工程、药物释放、能源贮存、传感器等不同领域都具有十分广阔的应用前景。目前，可有效制备纳米纤维最直接的方法是静电纺丝方法。随着市场对纳米纤维日益增长的量的需求，目前实验室或工业上可较高批量制备纳米纤维的、采用最广泛的静电纺丝方法是多针式静电纺丝装置和无针式静电纺丝装置。

其中，在无针式静电纺丝技术中，利用静电促使纺丝液的表面形成众多纺丝泰勒锥而进行纺丝，用于贮存纺丝液的贮液池的形式很多都为敞开式，易造成溶剂的快速挥发，而使得纺丝液不仅会受到一定的污染，还会对纺丝液浓度、粘度等产生影响，进而对纺丝过程的连续性、纳米纤维的直径和形貌等的影响较大。在多针式静电纺丝技术中，设置多根竖起的纺丝针，通过对纺丝液施加一定的压力使得纺丝液填充在纺丝针中，并在纺丝针的末端开口处形成凸起，在高压静电压作用下每个纺丝针处喷出纺丝；采用多针式静电纺丝技术以解决纺丝液被污染的问题，但是其仍然存在以下不足：1、针头直径较小，易造成针头堵塞；2、射流之间会产生一定的排斥现象，使得制备的纳米纤维膜分布不均匀。

实用新型内容

本实用新型目的在于克服现有技术的不足，提供一种具有多孔喷头的静电纺丝装置，该静电纺丝装置不但可以有效解决纺丝液的污染问题以及纺丝液的溶剂挥发问题，而且能够确保纺丝孔不易被堵塞，喷射的射流之间会不会出现排斥现象，使得制备的纳米纤维膜分布均匀。

本实用新型的目的通过以下技术方案实现：

一种具有多孔喷头的静电纺丝装置，包括用于接收纳米纤维的纺丝接收板、用于喷出纳米纤维的多孔喷头喷丝器、用于贮存纺丝液的纺丝液贮液器、用于将纺丝液输送至多孔喷头喷丝器的压力泵以及用于为多孔喷头喷丝器提供高压静电的高压发生器；其特征在于，所述多孔喷头喷丝器包括由绝缘材料制成的喷丝容器，喷丝容器的顶部设有多个与喷丝容器的内腔连通的喷丝孔，每个喷丝孔内设有金属喷头，所有的金属喷头相互连通并与高压发生器连接；所述压力泵的两端通过纺丝液输送管分别与纺丝液贮液器以及喷丝容器的内腔连接。

上述具有多孔喷头的静电纺丝装置的工作原理是：压力泵将纺丝液贮液器中的纺丝液输送至喷丝容器的内腔中，并保持一定的压力，使得纺丝液在每个金属喷头处形成液滴凸起，在高压发生器提供的高压静电作用下，金属喷头产生射流，形成纺丝。

本实用新型的一个优选方案，其中，所述喷丝容器的底部设有温度控制单元，该温度控制单元由电加热元件和温控器构成。通过设置温度控制单元，可以有效的控制喷丝容器内的纺丝液温度，使得纺丝过程中溶液可纺的稳定性。

本实用新型的一个优选方案，其中，所述喷丝容器的内腔的顶部设有金属网格，该金属网格将所有的金属喷头连通，并与高压发生器连接。通过设置在喷丝容器的内腔的顶部的金属网格将所有的金属喷头连通，不但便于将所有的金属喷头与高压发生器连接，而且由于金属网格位于喷丝容器的内腔内，从而可以尽可能减少纺丝射流之间产生的排斥现象。

本实用新型的一个优选方案，其中，所述喷丝容器上设有纺丝液缓冲器，该纺丝液缓冲器一端通过纺丝液输送管与压力泵连接，另一端与喷丝容器的内腔连接。设置纺丝液缓冲器的目的在于，对压力泵输送过来的纺丝液进行缓冲后再进入到喷丝容器中，使得进入到喷丝容器中的纺丝液各处的压力相等，提高纺丝质量。

优选地，所述纺丝液缓冲器由管体以及设置在管体内的球体构成。进入到管体内的纺丝液受到球体的阻挡后，由射流变成缓流，从而保证进入到喷丝容器的内腔中的纺丝液压力均匀。

本实用新型的一个优选方案，其中，所述纺丝接收板的上方设有负压通风装置。由于纺丝液中含有大量的有机溶剂，这些有机溶剂挥发在空气中会带来以下的问题，一方面，挥发在空气中的有机溶剂会影响空气的湿度和浓度，使得纺丝不连续；另一方面，高浓度的挥发有机溶剂残留在空气中，被人体吸入后会影响人体健康，因此通过负压通风装置及时将纺丝液中挥发出来的挥发溶剂排出，能够克服上述问题。

本实用新型的一个优选方案，其中，所述纺丝接收板上设有纤维收集单元。通过设置纤维收集单元，将形成的纳米纤维及时收集起来。

优选地，所述纤维收集单元为固定的收集板或循环式收集机构或单向传送收集机构，其中，所述循环式收集机构由一个或两个传动辊以及环绕在传动辊上的循环收集带构成；所述单向传送收集机构由传动辊以及在纺丝接收板下方单向传送的单向收集带构成。