[发明专利]一种针对内锥面静电纺丝喷头的组合辅助电极

说明书

本发明涉及一种针对内锥面静电纺丝喷头的组合辅助电极，包括金属环组部分和金属空心圆锥体部分，所述金属空心圆锥体部分中间的空心位置用于放置内锥面静电纺丝喷头；所述金属环组部分包括若干层金属环，所述若干层金属环同轴竖直排列在所述金属空心圆锥体部分上方；所述若干层金属环和金属空心圆锥体部分均与高压电源相连，所述高压电源施加给下层金属环的电压大于施加给上层金属环的电压，所述高压电源向位于最下层的金属环施加的电压与向金属空心圆锥体部分施加的电压相同。

技术领域

本发明涉及静电纺丝技术领域，特别是涉及一种针对内锥面静电纺丝喷头的组合辅助电极。

背景技术

当纤维的直径从微米级缩小到纳米级时，会出现许多意想不到的新奇性质，纳米纤维拥有极大的比表面积、极高的纵横比、曲率半径和极强的与其他物质的相渗透性使其在生物医用材料、能源、过滤材料、航空等领域有着巨大的用途。目前已知的制造纳米纤维的方法有拉伸法、模板合成、微相分离、静电纺丝等。其中静电纺丝因其操作简单，产率相对较高等优点被广泛应用。随着纳米产业技术的发展，为追求更好的性能、更高的产率，作为近年来用于制备纳米纤维及其应用领域中被研究最多、应用最广的技术之一的静电纺丝技术，人们对静电纺丝的装置提出了新的要求。

静电纺丝是一种将高分子流体静电雾化的特殊形式。在电场的作用下，喷头处的液滴由中心向外延展形成泰勒锥，喷出的射流朝反电极方向运动，射流开始经历一小段运动路径近似直线的稳定运动。带电后的聚合物射流经过不稳定拉伸过程，变细变长，经过干燥、固化，最终落在接收装置上形成纤维毡或者其他形状的纤维。

在没有外加辅助电极的内锥面喷头纺丝时，由于电场作用力，射流向外扩散，使得射流的定向度以及单位面积产量降低；并且射流间容易相互干扰，导致无法形成稳定的射流，纺出的纤维直径分布不均匀。虽然吴春芃等人针对喷头装置设计一种新型静电纺丝喷头：安装有多个钢针的钢针发射极的反复运动，卓坚锐等人针对接收装置，包括：水相涡流凝固池接收装置、旋转圆盘接收装置等进行改进，但上述问题仍未能完全得到解决。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种针对内锥面静电纺丝喷头的组合辅助电极，使得静电纺丝喷头处的电场场强分布更为均匀、集中。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：提供一种针对内锥面静电纺丝喷头的组合辅助电极，包括金属环组部分和金属空心圆锥体部分，所述金属空心圆锥体部分中间的空心位置用于放置内锥面静电纺丝喷头；所述金属环组部分包括若干层金属环，所述若干层金属环同轴竖直排列在所述金属空心圆锥体部分上方；所述若干层金属环和金属空心圆锥体部分均与高压电源相连，所述高压电源施加给下层金属环的电压大于施加给上层金属环的电压，所述高压电源向位于最下层的金属环施加的电压与向金属空心圆锥体部分施加的电压相同。

所述每层金属环之间的间距相同。

所述金属环外缘直径比内锥面静电纺丝喷头的直径大10-20mm。

所述金属空心圆锥体部分的高度比内锥面静电纺丝喷头的高度小1-2mm。

所述金属空心圆锥体部分边缘设置有与水平面垂直的绝缘支架，所述绝缘支架上设置有用于放置金属环的安装卡槽。

所述高压电源施加在金属环上的电压形成等差数列。

有益效果

由于采用了上述的技术方案，本发明与现有技术相比，具有以下的优点和积极效果：

本发明通过设置具有相同间距的金属环组，使电场矢量更加集中，从而有利于射流的进一步聚集，提高射流的定向度以及单位面积产量；另一方面，通过设置金属空心圆锥体，从而使喷头射流区域内电场分布更加均匀有序，减小射流受力不均匀程度，提高拉伸轨迹稳定性，有效地防止射流在形成稳流段发生分裂，有助于提高射流受纺丝环境的抗干扰能力，提高纺丝质量及效率。