静电纺丝用旋转式外凸齿纺丝头及组件制造技术

本实用新型专利技术公开了一种静电纺丝用旋转式外凸齿纺丝组件，其包括高压直流电源、纺丝液槽、轴承、收丝装置、电机及静电纺丝用旋转式外凸齿纺丝头，所述静电纺丝用旋转式外凸齿纺丝头包括中心轴、圆辊及金属凸齿。静电纺丝用旋转式外凸齿纺丝头在旋转时能使金属凸齿伸入纺丝液槽中被纺丝液浸润，在金属凸齿旋转离开纺丝液槽时，纺丝液会滞留在金属凸齿表面，并在高压电场作用下直接从金属凸齿表面形成大量稳定的射流，最终沉积在收丝装置上，大幅提高纺丝效率及产量，降低生产成本，利于纳米纤维的规模化制备，同时为无针头式结构，杜绝出现针头堵塞等现象，有效降低生产和设备维护费用，节约生产成本，使用寿命长，利于广泛推广应用。

【技术实现步骤摘要】
静电纺丝用旋转式外凸齿纺丝头及组件
本技术属于静电纺丝
，具体涉及一种用于产业化制备纳米纤维的静电纺丝用旋转式外凸齿纺丝头及组件。
技术介绍
自静电纺丝技术问世以来，以其设备结构简单、成本较低、可电纺的原材料丰富多样、工艺灵活可控等优势，在纳米纤维制造领域占据极其重要的地位。静电纺丝技术自始至今已经经历了单针头电纺丝、多针头电纺丝以及无针头电纺丝三个阶段。其中，单针头电纺丝产能低，无法匹配工业化对产量的需求。多针头电纺丝在一定程度上解决了产能的问题，但存在针头易堵塞且清理困难，针头之间的静电排斥以及电场之间的互相干扰等问题，对其产业化推广形成严重阻碍。无针头静电纺丝是目前最有希望实现的纳米纤维的工业制备技术。无针头式静电纺丝通过去除针头来增加纺丝液表面带电射流的量来提高纳米纤维的产能。公开号“CN109023560A”，名称为“基于静电纺丝技术一步法直接制备出中空纳米纱线的装置及方法”的专利技术申请披露了一种基于静电纺丝技术一步法直接制备出中空纳米纱线的装置及方法，其采用旋转式钢丝轴纺丝头，不使用任何针头，当电场强度超过临界值时，大量射流直接从开放的自由液面形成，避免了针头堵塞的问题。但是，由于钢丝与纺丝液的接触面较小，从而限制了设备的效率及产能，并在一定程度上影响了其工业化推广。
技术实现思路
针对上述不足，本技术的目的之一在于，提供一种操作便利，运行稳定，纺丝效率高，维护成本低的静电纺丝用旋转式外凸齿纺丝组件。本技术的目的之二在于，提供一种结构设计巧妙、合理，能有效提升了设备产能及纺丝效率，且完全避免针头堵塞的问题，降低了生产制造及设备维护的成本的静电纺丝用旋转式外凸齿纺丝头。为实现上述目的，本技术所提供的技术方案是：一种静电纺丝用旋转式外凸齿纺丝组件，其包括高压直流电源、纺丝液槽、轴承、收丝装置、电机及静电纺丝用旋转式外凸齿纺丝头，所述静电纺丝用旋转式外凸齿纺丝头包括中心轴、圆辊及金属凸齿，若干金属凸齿分布在所述圆辊的辊面上，所述圆辊通过中心轴设置在纺丝液槽上，且该圆辊能以所述中心轴为轴心转动时使所述金属凸齿与纺丝液槽内的纺丝液相接触，所述高压直流电源的负极端与纺丝液槽相连接，正极端与所述静电纺丝用旋转式外凸齿纺丝头相连接，所述电机对应静电纺丝用旋转式外凸齿纺丝头的端部位置设置，并能驱动该静电纺丝用旋转式外凸齿纺丝头旋转，所述收丝装置位于所述的静电纺丝用旋转式外凸齿纺丝头的上方位置，接地或负压。所述收丝装置为铝箔、钢板、铜板或无纺布。作为本技术的一种改进，所述金属凸齿的凸起高度为10～100毫米。作为本技术的一种改进，所述圆辊与金属凸齿为一体连接结构，通过压铸或CNC加工而成。作为本技术的一种改进，所述圆辊与金属凸齿为分体式结构，所述金属凸齿通过焊接、铆钉或粘合等方式固定在所述圆辊的外周面。作为本技术的一种改进，所述金属凸齿的凸起方向与所述中心轴外周面法线方向相平行。作为本技术的一种改进，沿所述圆辊轴向排列的相邻两金属凸齿之间的间距为2～100毫米，沿所述圆辊圆周方向排列的相邻两金属凸齿之间的夹角为60°～120°。作为本技术的一种改进，所述金属凸齿为采用碳钢、不锈钢、铜、铝、铁中的一种或几种金属的合金材料制成的金属圆柱体或金属锥体。另外，金属凸齿的横截面外形轮廓还可以为正多边形等其它规则或不规则形状。作为本技术的一种改进，所述圆辊直径为20～200毫米，所述中心轴直径为5～15毫米。作为本技术的一种改进，所述纺丝液槽为采用聚四氟乙烯、聚乙烯、聚丙烯或聚对苯二甲酸乙二醇酯材料制成的槽体。所述纺丝液槽长度不小于700毫米。一种静电纺丝用旋转式外凸齿纺丝头，其包括中心轴、圆辊及金属凸齿，若干金属凸齿分布在所述圆辊的辊面上，所述中心轴设置在所述圆辊的两端面圆心位置，所述金属凸齿的凸起高度为10～100毫米，沿所述圆辊轴向排列的相邻两金属凸齿之间的间距为2～100毫米，沿所述圆辊圆周方向排列的相邻两金属凸齿之间的夹角为60°～120°。本技术的有益效果为：本技术的结构设计巧妙、合理，静电纺丝用旋转式外凸齿纺丝头通过电机驱动实现稳定持续旋转，在旋转时能使金属凸齿伸入纺丝液槽中被纺丝液浸润，在金属凸齿旋转离开纺丝液槽时，纺丝液会滞留在金属凸齿表面，并在高压电场作用下直接从金属凸齿表面形成大量稳定的射流，最终沉积在收丝装置上，同时为无针头式结构，杜绝出现针头堵塞等现象，有效降低生产和设备维护费用，节约生产成本，可大幅提高纺丝效率及产量，降低生产成本，利于纳米纤维的规模化制备；另外本技术静电纺丝用旋转式外凸齿纺丝头的结构简单，易于实现，结构稳定，使用寿命长，利于广泛推广应用。下面结合附图与实施例，对本技术进一步说明。附图说明图1是本技术的立体结构示意图。图2是本技术中静电纺丝用旋转式外凸齿纺丝头的立体结构示意图1。图3是图2的侧视结构示意图。图4是本技术中静电纺丝用旋转式外凸齿纺丝头的立体结构示意图2。图5是图4的侧视结构示意图。图6是本技术制备的纳米纤维的扫描电镜图片。具体实施方式实施例1，参见图1和图3，本实施例提供的一种静电纺丝用旋转式外凸齿纺丝组件，其包括高压直流电源1、纺丝液槽2、轴承3、收丝装置4、电机5及静电纺丝用旋转式外凸齿纺丝头。所述静电纺丝用旋转式外凸齿纺丝头包括中心轴6、圆辊7及金属凸齿8。所述中心轴6优选为采用碳钢材料制成的轴体，长度为700毫米，直径5毫米，用于连接电机5的传动轴和高压直流电源1。所述圆辊7优选为采用不锈钢材料制成的辊体，长度为500毫米，直径为20毫米；所述金属凸齿8优选为不锈钢材料制成的金属圆柱体，采用焊接的方式固定在圆辊7表面，直径为0.5毫米，长度为10毫米，相邻两金属凸齿8在圆周方向上的夹角为60°，在轴向方向上相邻两金属凸齿8之间的距离为2毫米；其它实施例中，所述中心轴6、圆辊7和金属凸齿8也可以为其它金属材料，如碳钢、不锈钢、铜、铝、铁中的一种或几种金属的合金材料制成。而所述金属凸齿8的凸起高度可以为10～100毫米，沿所述圆辊7轴向排列的相邻两金属凸齿8之间的间距可以为2～100毫米，沿所述圆辊7圆周方向排列的相邻两金属凸齿8之间的夹角可以为60°～120°，所述圆辊7直径可以为20～200毫米，所述中心轴6直径可以为5～15毫米。所述金属凸齿8也可以为金属锥体或横截面外形轮廓为正多边形等其它规则或不规则形状的金属体。所述纺丝液槽2为采用聚四氟乙烯制成的槽体，纺丝液槽2长度为700毫米。其它实施例中，该纺丝液槽2也可以采用聚乙烯、聚丙烯或聚对苯二甲酸乙二醇酯材料制成的槽体。纺丝液槽2中的溶液可以为聚丙烯腈(PAN)溶液、聚乙烯醇(PVA)溶液或是其它种类的有机或无机类溶液。本实施例中，纺丝液槽2中的溶液为质量分数12％的聚丙烯腈溶液(PAN，平均分子量为15,0本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种静电纺丝用旋转式外凸齿纺丝组件，其特征在于，其包括高压直流电源、纺丝液槽、轴承、收丝装置、电机及静电纺丝用旋转式外凸齿纺丝头，所述静电纺丝用旋转式外凸齿纺丝头包括中心轴、圆辊及金属凸齿，若干金属凸齿分布在所述圆辊的辊面上，所述圆辊通过中心轴设置在纺丝液槽上，且该圆辊能以所述中心轴为轴心转动时使所述金属凸齿与纺丝液槽内的纺丝液相接触，所述高压直流电源的负极端与纺丝液槽相连接，正极端与所述静电纺丝用旋转式外凸齿纺丝头相连接，所述电机对应静电纺丝用旋转式外凸齿纺丝头的端部位置设置，并能驱动该静电纺丝用旋转式外凸齿纺丝头旋转，所述收丝装置位于所述的静电纺丝用旋转式外凸齿纺丝头的上方位置。/n

【技术特征摘要】
1.一种静电纺丝用旋转式外凸齿纺丝组件，其特征在于，其包括高压直流电源、纺丝液槽、轴承、收丝装置、电机及静电纺丝用旋转式外凸齿纺丝头，所述静电纺丝用旋转式外凸齿纺丝头包括中心轴、圆辊及金属凸齿，若干金属凸齿分布在所述圆辊的辊面上，所述圆辊通过中心轴设置在纺丝液槽上，且该圆辊能以所述中心轴为轴心转动时使所述金属凸齿与纺丝液槽内的纺丝液相接触，所述高压直流电源的负极端与纺丝液槽相连接，正极端与所述静电纺丝用旋转式外凸齿纺丝头相连接，所述电机对应静电纺丝用旋转式外凸齿纺丝头的端部位置设置，并能驱动该静电纺丝用旋转式外凸齿纺丝头旋转，所述收丝装置位于所述的静电纺丝用旋转式外凸齿纺丝头的上方位置。


2.根据权利要求1所述的静电纺丝用旋转式外凸齿纺丝组件，其特征在于，所述金属凸齿的凸起高度为10～100毫米。


3.根据权利要求1所述的静电纺丝用旋转式外凸齿纺丝组件，其特征在于，所述圆辊与金属凸齿为一体连接结构。


4.根据权利要求1所述的静电纺丝用旋转式外凸齿纺丝组件，其特征在于，所述金属凸齿通过焊接、铆钉或粘合方式固定在...

【专利技术属性】
技术研发人员：于杰，李振伟，苑甫，
申请(专利权)人：松山湖材料实验室，
类型：新型
国别省市：广东;44