用于大规模生产纳米纤维的高压静电纺丝设备的喷头制造技术

本发明专利技术公开了一种用于大规模生产纳米纤维的高压静电纺丝设备的喷头，包括中空管座和不锈钢毛细管，所述中空管座的底端连设有螺纹连接头，所述中空管座的顶端连设有毛细管卡口，所述不锈钢毛细管的底端与所述毛细管卡口连接，所述不锈钢毛细管的顶端面上设有细小的缺口。缺口的设计可以降低静电纺丝过程中泰勒锥底面的高度，解决了多喷头大门幅高压静电纺丝设备在工作过程中个别喷头顶端泰勒锥过大造成纺丝液积累，最后被整体吸附至收集装置上造成纳米纤维膜的二次溶解被破坏。本发明专利技术将测底解决多喷头高压静电纺丝生产纳米纤维膜过程中液滴飞溅造成最终成品疵点的问题。

A nozzle for high voltage electrostatic spinning equipment for large scale production of nanofibers

The invention discloses a nozzle for high voltage electrostatic spinning equipment for mass production of nano fiber, which comprises a hollow tube and stainless steel capillary, the hollow tube and the bottom end is provided with a screw thread connecting head, top of the hollow tube is provided with a capillary bayonet, the stainless steel capillary end connected with the capillary the bayonet, top end surface of the stainless steel capillary is arranged on the small gap. The design can reduce the gap in electrospinning process Taylor cone bottom surface height, solves the multi nozzle gate amplitude high-voltage electrostatic spinning apparatus in the working process of the individual Taylor at the top of the nozzle cone caused by excessive spinning fluid accumulation, finally was the two time overall dissolved adsorbed to the collection device on which nano fiber membrane is destroyed. The invention solves the problem of the final product defect caused by droplet splashing in the process of producing nanofiber membrane with multi spray head high voltage electrostatic spinning.

【技术实现步骤摘要】
用于大规模生产纳米纤维的高压静电纺丝设备的喷头
本专利技术属于静电纺丝领域，具体涉及一种用于大规模生产纳米纤维的高压静电纺丝设备的喷头。
技术介绍
静电纺丝是一种特殊的纤维制造工艺，聚合物溶液或熔体在强电场中进行喷射纺丝，在电场作用下，喷头处的液滴会由球形变为圆锥形(即“泰勒锥”)，并从圆锥尖端延展得到纤维细丝，这种方式可以生产出亚微米级或者纳米级直径的聚合物纤维材料。通过静电纺丝技术制备纳米纤维材料是近十几年来世界材料科学
的最重要的学术与技术活动之一，静电纺丝并以其制造装置简单、纺丝成本低廉、可纺物质种类繁多、工艺可控等优点，已成为有效制备纳米纤维材料的主要途径之一。随着纳米技术的发展，静电纺丝作为一种简便有效的可生产纳米纤维的新型加工技术，将在生物医用材料、过滤及防护、催化、能源、光电、食品工程、化妆品等领域发挥巨大作用。常规静电纺丝装置是将高分子流体输送到接有高压电源的单喷头喷口处，高分子流体在高压电场力作用下形成微纳米纤维，并堆积在接地的负极表面接收装置上，纤维随机堆积叠加形成薄膜材料。但是由于单个喷头工作效率极低，很难满足工业化的生产需求，为此近年来不少学者对电纺丝装置各个组件进行了大量革新研究，譬如有专家学者设计了无喷头静电纺丝组件(中国专利CN102140701B)，并列喷头(中国专利CN101225554A)、多喷头(世界专利WO2006049664，WO2005099308；中国专利ZL200410025622.6，CN100455705C等)，这些技术一定程度上满足了静电纺丝生产的高效率、有序化及规膜化生产的技术需求。在无喷头静电纺丝装置中，由于纺丝组件浸泡在高分子纺丝液流体中，高分子流体被暴露在空气中，粘度会随着温度以及溶剂的挥发而急剧变化，生产的纳米纤维产品质量很难控制，最终生产纳米纤维膜质量不均匀，品质无法控制。在多喷头设备中，喷头与喷头之间的电场难免会产生相互的影响，造成极少数喷头顶端的球形液滴表面的电荷密度很少，不能有效形成泰勒锥，高分子流体不能被拉伸成纤维并在喷头喷口处严重堆积，最终被吸附至纳米纤维收集装置上，造成纳米纤维膜二次溶解并被破坏产生疵点。因此目前的多喷头静电纺丝装置只能用于生产一些对疵点没有太高要求的空气过滤材料等纳米纤维产品，根本无法用于生产类似电池隔膜及防水透气膜等一些对均匀度和疵点要求很高的产品。
技术实现思路
对此，本专利技术旨在提供一种用于大规模生产纳米纤维的高压静电纺丝设备的喷头，以解决多喷头静电纺丝设备在工作中个别喷头由于受电场干扰而无法纺丝并造成纺丝液滴飞溅的问题。实现本专利技术目的的技术方案是：一种用于大规模生产纳米纤维的高压静电纺丝设备的喷头，包括中空管座和不锈钢毛细管，所述中空管座的底端连设有螺纹连接头，所述中空管座的顶端连设有毛细管卡口，所述不锈钢毛细管的底端与所述毛细管卡口连接，所述不锈钢毛细管的顶端面上设有细小的缺口。上述技术方案中，所述中空管座的内径为0.1～10mm。上述技术方案中，所述螺纹连接头、中空管座、毛细管卡口的材质是铝、铜或不锈钢。上述技术方案中，所述不锈钢毛细管的外径为0.4～2mm，内径为0.2～1.8mm，长度为10～100mm。上述技术方案中，所述缺口的宽度为0.1～2mm，缺口的深度为0.1～2mm。上述技术方案中，所述缺口的形状为倒三角形、长方形、半圆形。上述技术方案中，所述缺口的数量为1～8个。本专利技术具有积极的效果：本专利技术中，由于不锈钢毛细管的顶端面上设有细小的缺口，在高压静电纺丝过程中，高分子纺丝液流体形成的泰勒锥在缺口的作用下，泰勒锥底端降至缺口的下端处所在的位置，当部分喷头受到周围喷头电场的影响时，不能正常纺丝形成纳米纤维的高分子纺丝液流体不会在毛细管的顶端面处形成纺丝溶液小球，而是及时从缺口处沿着毛细管壁的外壁滑落至溶液槽的表面上从而不会造成液滴飞溅的问题。本专利技术最终有效解决了多喷头高压静电纺丝过程中部分喷头由于受到周围电场的影响而不能正常工作从而造成的高分子纺丝液流体液滴飞溅的问题，采用本专利技术的喷头的多喷头高压静电纺丝设备生产的纳米纤维膜均匀无疵点。附图说明图1是本专利技术中喷头的结构示意图；图2为图1中不锈钢毛细管顶部的局部放大示意图；图3为多喷头静电纺丝设备结构示意图。其中标记为：1—不锈钢毛细管，2—毛细管卡口，3—中空管座，4—管腔，5—螺纹连接头，6—毛细管壁，7—毛细管的顶端面，8—缺口，9—高分子纺丝液，10—泰勒锥，11—泰勒锥底端，01—静电纺丝设备喷头组，010—静电纺丝设备喷头，011—溶液槽，02—纳米纤维收集传送装置，021—传送带。具体实施方式下面结合说明书附图对本专利技术中的具体结构做以说明：本专利技术中的用于大规模生产纳米纤维的高压静电纺丝设备的喷头，如图1和图2所示，它主要包括中空管座3和不锈钢毛细管1，所述中空管座3的底端连设有螺纹连接头5，所述中空管座3的顶端连设有毛细管卡口2，所述中空管座3为中空的六棱柱形，所述不锈钢毛细管1的底端与所述毛细管卡口2连接，并且不锈钢毛细管1的内腔与中空管座3的管腔连通，所述不锈钢毛细管1的顶端面7上设有细小的缺口8。在安装使用时将多个静电纺丝设备喷头010固定在溶液槽011的上表面形成静电纺丝设备喷头组01，如图3所示，溶液槽011有一封闭的内腔用于储存高分子纺丝液9，高分子纺丝液9在高压电场的作用下在不锈钢毛细管1内顶端处先被牵伸形成泰勒锥10，最终被牵伸分裂形成纳米纤维沉积在喷头上方的传送带021上并被纳米纤维收集传送装置02传送走形成纳米纤维薄膜，个别喷头上无法被牵伸形成纳米纤维的高分子纺丝液流体最终通过缺口顺着不锈钢毛细管1的毛细管壁6外壁流淌到喷头010的下方的溶液槽的上表面上从而不造成液滴飞溅的问题。本实施例中，所述不锈钢毛细管的外径为0.4～2mm，内径为0.2～1.8mm，长度为10～100mm，优选的，不锈钢毛细管1的长度为20mm，外径为1mm，内径为0.8mm，所述螺纹连接头5、中空管座3、毛细管卡口2为一体加工而成，材质可以是铝、铜或不锈钢等金属材质，管腔4的直径为0.1～10mm，优选为5mm。本实施例中，毛细管壁的厚度为1.5mm，所述缺口的宽度为0.1～2mm，缺口的深度为0.1～2mm，所述缺口的形状为倒三角形、长方形、半圆形，缺口的数量为1至8个。图3所示，一个静电纺丝设备喷头组中的喷头010数量为1～100000个，沿着传送带021运行方向和垂直传送带021运行方向在溶液槽011的上表面等距离排列配置，相邻喷头间的距离为50mm，并且喷头垂直向上配置。纳米纤维收集传送装置02中的传送带021与喷头010顶端面的距离为300mm，并且溶液槽011与高压电源的正极相连接，传送带021与高压电源的负极相连接。本专利技术中，高压电源的输出电压为50KV，高分子纺丝液流体的粘度为200cps，单个喷头的平均供液量为1g/h，传送带021的运行线速度根据所生产产品的要求而调整。本专利技术中，由于不锈钢毛细管1的顶端面7上设有细小的缺口8，在高压静电纺丝过程中，高分子纺丝液流体9形成的泰勒锥10在缺口8的作用下，泰勒锥底端11处在缺口的下端处所在的位置，当部分喷头受到周围喷头电场的影响时，不能正常纺丝形成纳米纤维本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于大规模生产纳米纤维的高压静电纺丝设备的喷头，其特征在于，包括中空管座和不锈钢毛细管，所述中空管座的底端连设有螺纹连接头，所述中空管座的顶端连设有毛细管卡口，所述不锈钢毛细管的底端与所述毛细管卡口连接，所述不锈钢毛细管的顶端面上设有细小的缺口。

【技术特征摘要】
1.一种用于大规模生产纳米纤维的高压静电纺丝设备的喷头，其特征在于，包括中空管座和不锈钢毛细管，所述中空管座的底端连设有螺纹连接头，所述中空管座的顶端连设有毛细管卡口，所述不锈钢毛细管的底端与所述毛细管卡口连接，所述不锈钢毛细管的顶端面上设有细小的缺口。2.根据权利要求1所述的一种用于大规模生产纳米纤维的高压静电纺丝设备的喷头，其特征在于，所述中空管座的内径为0.1～10mm。3.根据权利要求1所述的一种用于大规模生产纳米纤维的高压静电纺丝设备的喷头，其特征在于，所述螺纹连接头、中空管座、毛细管卡口的材质是铝、铜或不锈钢。4.根据权利要求1所...

【专利技术属性】
技术研发人员：王立新，
申请(专利权)人：浙江佳海新材料有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江,33