本发明专利技术公开一种外圆内均分毛细管并列纺丝头，包括一个总毛细管，总毛细管中设置有一个直毛细管，直毛细管的出口端和总毛细管的出口端齐平，直毛细管的进口端伸出总毛细管，直毛细管的外侧壁紧贴总毛细管的内侧壁，总毛细管中还设置有一个弯曲毛细管，弯曲毛细管的出口端设置在总毛细管的内部，弯曲毛细管的进口端伸出总毛细管。本发明专利技术还提供了一种并列电纺装置，包括高压发生器、第二注射泵、第一注射泵、纤维接收板、外圆内均分毛细管并列纺丝头、硅胶管、第一注射器、第二注射器。在高压电场下，利用外圆内均分毛细管并列纺丝头的并列电纺装置进行并列电纺，可以单步简单地获得具有结构完整、尺寸均匀的并列结构纳米纤维。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于纳米材料制备领域，特别是涉及一种外圆内均分毛细管并列纺丝头、一种带有外圆内均分毛细管并列纺丝头的并列电纺装置和利用该带有外圆内均分毛细管并列纺丝头的并列电纺装置进行并列纳米纤维制备的方法。
技术介绍
高压静电纺丝技术是一种自上而下(top-down)的纳米制造技术，通过外加电场力克服喷头尖端液滴的液体表面张力和粘弹力而形成射流，在静电斥力、库仑力和表面张力共同作用下，被雾化后的液体射流被高频弯曲、拉延、分裂，在几十毫秒内被牵伸千万倍，经溶剂挥发或熔体冷却在接收端得到纳米级纤维。该技术工艺过程简单、操控方便、选择材料范围广泛、可控性强、并且可以通过喷头设计制备具有微观结构特征的纳米纤维，被认为是最有可能实现连续纳米纤维工业化生产的一种方法，应用该技术制备功能纳米纤维具有良好的前景预期。在通过纺丝头的设计制备具有微观结构特征的纳米纤维方面，最常见的是使用同轴套毛细金属管为纺丝头，制备芯鞘结构纳米纤维（MogheAKandGuptaBS.Co-axialelectrospinningfornanofiberstructures:Preparationandapplications.PolymRev2008;48:353-377.）。对于两种组分来说，其空间结构关系只有两种，即内外关系的芯鞘结构和左右关系的并列结构（WaltherAandMüllerAHE.Janusparticles:synthesis,self-assembly,physicalproperties,andapplications.Chem.Rev.2013;113:5194-5261.）。目前应用同轴纺丝投制备芯鞘结构纳米纤维的报道有几千篇，而应用并列纺丝头制备并列纳米纤维的文献仅十余篇。而实际在先进功能材料的开发应用上，并列纳米纤维由于两种组分都与环境接触，因此比芯鞘纤维在设计制备多功能材料上更具有优势。造成这种现象的根本原因在于传统的做法是使用普通的并列两根金属毛细管为并列纺丝头（LiuZ,etal.AnEfficientBicomponentTiO2/SnO2NanofiberPhotocatalystFabricatedbyElectrospinningwithaSide-by-SidedualSpinneretMethod.NanoLett.2007;7:1081-1085.），很难得到结构完整的并列纳米纤维。而深层次的原因是传统纺丝头的设计并没有遵循高压电场下物质的行为和基本的自然规律。现有的并列电纺技术都采用平行的并列金属毛细管为纺丝头，由于采用这种纺丝头进行并列电纺时候，两股平行的流体在出口只有一个点进行接触，但是两股流体带有相同的电荷，因此彼此容易因为相互排斥而分离，不能获得完整的并列结构。
技术实现思路
针对现有技术中的上述技术问题，本专利技术提供了一种外圆内均分毛细管并列纺丝头、纺丝装置及纺丝方法，所述的这种外圆内均分毛细管并列纺丝头、纺丝装置及纺丝方法要解决现有技术纺丝过程中难以制备出并列结构特征清晰的纳米纤维的技术问题。本专利技术提供了一种外圆内均分毛细管并列纺丝头，包括一个总毛细管，所述的总毛细管中设置有一个直毛细管，所述的直毛细管的出口端和所述的总毛细管的出口端齐平，所述的直毛细管的进口端伸出所述的总毛细管，所述的直毛细管的外侧壁紧贴所述的总毛细管的内侧壁，所述的总毛细管中还设置有一个弯曲毛细管，所述的弯曲毛细管和所述的直毛细管相邻设置，所述的弯曲毛细管的出口端设置在所述的总毛细管的内部，所述的弯曲毛细管的进口端伸出所述的总毛细管。进一步的所述的一种外圆内均分毛细管并列纺丝头，其总毛细管进口端与所含的直毛细管与弯曲毛细管之间采用环氧树脂胶粘密封。进一步的，所述的弯曲毛细管在总毛细管中的长度为5mm，所述的总毛细管的长度为30mm，所述的总毛细管、直毛细管和弯曲毛细管之间固定连接，直毛细管的长度为70mm，弯曲毛细管的长度为20mm。进一步的，所述的直毛细管的进口端设置有一个接口，所述的接口的外侧壁上设置有螺旋形的加强筋；所述的弯曲毛细管的进口端的外侧壁上设置有环形凸起。本专利技术还提供了一种并列电纺装置，包括第一注射泵、第二注射泵、高弹性硅胶管、纤维接收板、高压发生器，所述的第一注射泵和一个第一注射器连接，所述的第一注射器中设置有第一种纺丝液体，所述的第二注射泵和一个第二注射器连接，所述第二注射器中设置有第二种纺丝液体，所述的第一注射器通过硅胶管和一个上述的外圆内均分毛细管并列纺丝头连接，所述的第二注射器和所述的外圆内均分毛细管并列纺丝头连接，所述的外圆内均分毛细管并列纺丝头下端设置有一个纤维接收板，纤维接收板接地。进一步的，在第一注射器内加入第一种纺丝液体，第二注射器内加入第二种纺丝液体，通过电场作用，进行并列纳米纤维的制备。本专利技术还提供了上述的制备并列纳米纤维的方法，包括如下步骤：1)一个配制第一纺丝液的步骤，将聚乙烯吡咯烷酮加入到乙醇中，聚乙烯吡咯烷酮和乙醇的质量比为8：92，搅拌均匀即得PVP的乙醇溶液；2)一个配制第二纺丝液的步骤，将乙基纤维素加入到乙醇中，乙基纤维素和乙醇的质量比为22：78g，搅拌均匀即得乙基纤维素的乙醇溶液；3)将第一纺丝液加入到第一注射器中，将第二纺丝液加入到第二注射器中，然后开启第一注射泵和第二注射泵；4)控制两边纺丝液的流量均为1ml/h，开启高压发生器，将电压升为15kV进行并列电纺，即得聚乙烯吡咯烷酮/乙基纤维素并列纳米纤维。本专利技术的外圆内均分毛细管并列纺丝头有一个面供流体相接触，因此能够确保两股流体的相互粘合，克服彼此之间的静电斥力，通过电纺过程、获得并列结构完整的纳米纤维。采用本专利技术的外圆内均分毛细管的并列纺丝头，是一种符合高压电场下流体自然行为的并列纺丝头，应用该纺丝头，可以单步有效地制备出结构完整、尺寸均一的并列纳米纤维，为大规模生产和应用提供可能。同时，传统的并列金属毛细管纺丝头中流体的充电呈不规则的形状，不利于泰勒锥形成；而本专利技术的外圆内均分毛细管并列纺丝头为统一的圆形形状并且截面积更小，有利于并列泰勒锥的形成。这些优势来源于本专利技术的外圆内均分毛细管并列纺丝头更符合高压电场下流体充电与运行规律。本专利技术和已有技术相比，其技术进步是显著的。本专利技术的外圆内均分毛细管并列纺丝头应用简单、操作方便、易于控制，在高压电场下可以单步制备出并列结构特征清晰的纳米纤维，并且可以通过增多纺丝头数量进行大规模放大生产。附图说明图1是本专利技术的外圆内均分毛细管并列纺丝头的整体外形示意图，1-总毛细管、2-直毛细管、3-弯曲毛细管。图2是本专利技术的外圆内均分毛细管并列纺丝头的出口拍摄图。图3是带有外圆内均分毛细管并列纺丝头的并列电纺装置的结构示意图，9-高压发生器、10-第一注射泵、11-第二注射泵、4-纤维接收板、5-外圆内均分毛细管并列纺丝头、6-硅胶管、7-第一注射器、8-第二注射器。图4是应用带有外圆内均分毛细管并列纺丝头的并列电纺装置制备PVP/EC并列结构纳米纤维过程拍摄图。图5是应用带有外圆内均分毛细管并列纺丝头的并列电纺装置制备PVP/EC并列结构纳米纤维过程并列复合泰勒锥拍摄图。图6是应用实施例所得PVP/EC并列结构纳米纤维扫描电子显微镜电镜本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种外圆内均分毛细管并列纺丝头，其特征在于：包括一个总毛细管，所述的总毛细管中设置有一个直毛细管，所述的直毛细管的出口端和所述的总毛细管的出口端齐平，所述的直毛细管的进口端伸出所述的总毛细管，所述的直毛细管的外侧壁紧贴所述的总毛细管的内侧壁，所述的总毛细管中还设置有一个弯曲毛细管，所述的弯曲毛细管和所述的直毛细管相邻设置，所述的弯曲毛细管的出口端设置在所述的总毛细管的内部，所述的弯曲毛细管的进口端伸出所述的总毛细管。
【技术特征摘要】
1.一种外圆内均分毛细管并列纺丝头，其特征在于：包括一个总毛细管，所述的总毛细管中设置有一个直毛细管，所述的直毛细管的出口端和所述的总毛细管的出口端齐平，所述的直毛细管的进口端伸出所述的总毛细管，所述的直毛细管的外侧壁紧贴所述的总毛细管的内侧壁，所述的总毛细管中还设置有一个弯曲毛细管，所述的弯曲毛细管和所述的直毛细管相邻设置，所述的弯曲毛细管的出口端设置在所述的总毛细管的内部，所述的弯曲毛细管的进口端伸出所述的总毛细管。2.根据权利要求1所述的一种外圆内均分毛细管并列纺丝头，其特征在于：所述的弯曲毛细管在总毛细管中的长度为5mm，所述的总毛细管的长度为30mm，所述的总毛细管、直毛细管和弯曲毛细管之间固定连接，直毛细管的长度为70mm，弯曲毛细管的长度为20mm。3.根据权利要求1所述的一种外圆内均分毛细管并列纺丝头，其特征在于：总毛细管进口端与所含的直毛细管与弯曲毛细管之间采用环氧树脂胶粘密封。4.根据权利要求1所述的一种外圆内均分毛细管并列纺丝头，其特征在于：所述的直毛细管的进口端设置有一个接口，所述的接口的外侧壁上设置有螺旋形的加强筋；所述的弯曲毛细管的进口端的外侧壁上设置有环形凸起。5.一种并列电纺装置，其特征在于：包括第一注射泵、第二注射泵、硅胶管、纤维接收板、高压发生器，所述...
【专利技术属性】
技术研发人员：余灯广，张曼，郑招斌，张瑶瑶，张玲玲，
申请(专利权)人：上海理工大学，
类型：发明
国别省市：上海;31
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