靜電紡絲分液器及靜電紡絲的制造方法
【專利摘要】本實(shí)用新型公開了一種靜電紡絲分液器及靜電紡絲機(jī)，該靜電紡絲分液器具有一封閉空間，該分液器為倒錐型結(jié)構(gòu)，包括：一錐型殼體具有一頂端開口設(shè)置在所述錐型殼體的頂點(diǎn)，以及一底端開口與該頂端開口相對；一墊圈，一篩網(wǎng)，以及一蓋體依次覆蓋在所述錐型殼體的底端開口，所述蓋體將所述墊圈及篩網(wǎng)密封在錐型殼體內(nèi)部；一進(jìn)液管設(shè)置在所述錐型殼體的頂點(diǎn)，并通過所述頂端開口與所述錐型殼體內(nèi)部的錐體空間連通；以及多個(gè)出液孔設(shè)置在所述蓋體。靜電紡絲機(jī)其包括一供液裝置，其包括一氣瓶，一儲液罐通過通氣管與所述氣瓶相連接，一計(jì)量泵過輸液管與所述儲液罐相連接，以及靜電紡絲分液器，其通過輸液管與所述計(jì)量泵相連接，所述計(jì)量泵用于控制進(jìn)入分液器中電紡液的質(zhì)量。
【專利說明】靜電紡絲分液器及靜電紡絲機(jī)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型屬于紡織機(jī)械領(lǐng)域，涉及一種靜電紡絲分液器及靜電紡絲機(jī)。
【背景技術(shù)】
[0002]靜電紡絲技術(shù)是A Formhals在1934年提出的一種制備連續(xù)納米纖維材料的方法。該技術(shù)是利用電場力將高聚物溶液在靜電場中形成射流，進(jìn)而拉伸成納米尺寸的絲，也就是納米纖維，該納米纖維在接收裝置上形成類似非織造布狀的納米纖維膜纖維氈。這種納米纖維膜具有良好的光學(xué)、電學(xué)、電磁學(xué)等方面的性質(zhì)，因而在電子光學(xué)、生物醫(yī)學(xué)、微納米器件等領(lǐng)域具有潛在的應(yīng)用價(jià)值。目前，靜電紡絲已成為制取納米纖維，以及納米纖維膜最重要、最有效的方法。但靜電紡絲纖維的直徑較細(xì)，所以產(chǎn)量低，且提供牽伸離的電場容易受到干擾，阻礙了工業(yè)化的生產(chǎn)和應(yīng)用。Tomaszewksi等研究發(fā)現(xiàn)，針頭數(shù)量和產(chǎn)量呈線性相關(guān)。為了提高納米纖維的產(chǎn)量，使用多針頭進(jìn)行靜電紡是一種非常有效的方式。然而，多個(gè)針頭進(jìn)行靜電紡時(shí)，很難使得所述電紡液均勻進(jìn)入每個(gè)針頭，從而使得電紡針頭出絲不均勻。
[0003]基于以上因素，僅僅單純增加噴頭的數(shù)量并不能獲得高質(zhì)量的電紡納米纖維膜，因此嚴(yán)重制約了靜電紡絲技術(shù)的產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用，多針靜電紡的應(yīng)用未取得實(shí)質(zhì)性進(jìn)展。
實(shí)用新型內(nèi)容
[0004]有鑒于此，確有必要提供一種靜電紡絲分液器及靜電紡絲機(jī)，可以使電紡液均勻進(jìn)入多針頭的靜電紡絲機(jī)的每個(gè)電紡針頭。
[0005]一種靜電紡絲分液器，該分液器具有一封閉空間，該分液器為倒錐型結(jié)構(gòu)，包括:一錐型殼體具有一頂端開口設(shè)置在所述錐型殼體的頂點(diǎn)，以及一底端開口與該頂端開口相對；一墊圈，一篩網(wǎng)，以及一蓋體依次覆蓋在所述錐型殼體的底端開口，所述蓋體將所述墊圈及篩網(wǎng)密封在錐型殼體內(nèi)部；一進(jìn)液管設(shè)置在所述錐型殼體的頂點(diǎn)，并通過所述頂端開口與所述錐型殼體內(nèi)部的錐體空間連通；以及多個(gè)出液孔設(shè)置在所述蓋體。
[0006]一種靜電紡絲機(jī)，其包括:一供液裝置，包括一氣瓶，一儲液罐通過通氣管與所述氣瓶相連接，一計(jì)量泵過輸液管與所述儲液罐相連接，以及一如權(quán)利要求1至8所述的靜電紡絲分液器，通過輸液管與所述計(jì)量泵相連接，所述計(jì)量泵用于控制進(jìn)入分液器中電紡液的質(zhì)量；一電紡液成絲裝置，包括至少一個(gè)噴頭單元，該至少一個(gè)噴頭單元包括多個(gè)電紡針頭，該多個(gè)電紡針頭中的每一個(gè)通過一個(gè)倒液管與所述蓋體上的一個(gè)出液孔對應(yīng)相連；一纖維接收裝置與所述電紡液成絲裝置相對設(shè)置，用于接受在高壓電場中，由電紡液成絲裝置噴射出來的電紡液形成的納米纖維，從而獲得由該納米纖維形成的納米纖維膜；以及一高壓直流電源，用于給所述電紡液成絲裝置提供高壓直流電。
[0007]與現(xiàn)有技術(shù)比較，本實(shí)用新型提供的靜電紡絲分液器，為倒錐型結(jié)構(gòu)，其錐型殼體的錐角為鈍角，當(dāng)電紡液進(jìn)入該分液器時(shí)，可以實(shí)現(xiàn)在分液器中存儲較少的電紡液，快速，均勻地把進(jìn)入分液器的電紡液進(jìn)行分液。從而提高了效率，減少了電紡液的浪費(fèi)，也使得每個(gè)出液孔流出的電紡液的流量相同，從而提高了進(jìn)入多針頭電紡噴頭的電紡液的均勻性?！緦＠綀D】
【附圖說明】[0008]圖1為本實(shí)用新型實(shí)施例提供的靜電紡絲機(jī)的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0009]圖2為本實(shí)用新型實(shí)施例提供的靜電紡絲機(jī)的分液器的剖視圖。
[0010]圖3為本實(shí)用新型實(shí)施例提供的靜電紡絲機(jī)的分液器的錐型殼體的剖視圖。
[0011]圖4為本實(shí)用新型實(shí)施例提供的靜電紡絲機(jī)的分液器的蓋體的俯視圖。
[0012]圖5為本實(shí)用新型實(shí)施例提供的靜電紡絲機(jī)的電紡液成絲裝置的俯視圖。
[0013]圖6為本實(shí)用新型實(shí)施例提供的靜電紡絲機(jī)的噴頭單元的底盤俯視圖。
[0014]圖7為本實(shí)用新型實(shí)施例提供的靜電紡絲機(jī)的另一種噴頭單元的底盤俯視圖。
[0015]圖8為本實(shí)用新型實(shí)施例提供的靜電紡絲機(jī)的噴頭單元的底盤上，某一排電紡針頭的分布請情況。
[0016]圖9為本實(shí)用新型實(shí)施例提供的靜電紡絲機(jī)的噴頭單元的底盤上，各排電紡針頭的中心電紡針頭的長度關(guān)系示意圖。
[0017]主要元件符號說明
[0018]氣瓶I
[0019]儲液罐2
[0020]計(jì)量泵3
[0021]分液器4
[0022]噴頭單元5
[0023]中心圓盤6
[0024]連接桿7
[0025]接受布8
[0026]滾筒9
[0027]供液裝置10
[0028]高壓直流電源11
[0029]電紡液成絲裝置20
[0030]纖維接收裝置30
[0031]錐型殼體40
[0032]進(jìn)液管41
[0033]墊圈42
[0034]篩網(wǎng)43
[0035]蓋體44
[0036]出液孔45
[0037]出液管46
[0038]底盤51
[0039]電紡針頭52
[0040]靜電紡絲機(jī)100
[0041]頂端開口401[0042]底端開口402
[0043]電紡針頭插孔512
[0044]中心515
[0045]進(jìn)液部521
[0046]出液部522
[0047]如下【具體實(shí)施方式】將結(jié)合上述附圖進(jìn)一步說明本實(shí)用新型。
【具體實(shí)施方式】
[0048]下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對本實(shí)用新型作進(jìn)一步的闡述，參照附圖。應(yīng)理解，這些實(shí)施例僅用于說明本實(shí)用新型而不用于限制本實(shí)用新型的范圍。此外應(yīng)理解，在閱讀了本實(shí)用新型講授的內(nèi)容后，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以對本實(shí)用新型作各種改動(dòng)或修改，這些等價(jià)形式同樣落于本中請所附權(quán)利要求書所限定的范圍。
[0049]請參閱圖1，本實(shí)用新型實(shí)施例提供一種靜電紡絲機(jī)100，其包括一供液裝置10、一電紡液成絲裝置20、一纖維接收裝置30和一高壓直流電源11四個(gè)部分。所述供液裝置10用于向電紡液成絲裝置20提供電紡液。所述高壓直流電源11與所述電紡液成絲裝置20電連接，用于在電紡液成絲裝置20與所述纖維接收裝置30之間形成高壓電場，提供電紡過程中形成電紡電場需要的高壓。所述纖維接收裝置30用于接受在高壓電場中，由電紡液成絲裝置20噴射出來的電紡液形成的納米纖維，從而獲得由該納米纖維形成的納米纖維膜。
[0050]供液裝置10可以采用液壓供液系統(tǒng)或者機(jī)械供液系統(tǒng)，只要能夠提供均勻的電紡液即可。本實(shí)施例中，所述供液裝置10包括一氣瓶1、一儲液罐2、一計(jì)量泵3、以及一分液器4。所述氣瓶I通過通氣管與所述儲液罐2相連接，氣瓶I內(nèi)裝有高壓空氣。該氣瓶I提供均勻的氣流將儲液罐2中的電紡液通過一輸液管壓入到計(jì)量泵3中。該計(jì)量泵3通過另一輸液管與所述分液器4連接，該計(jì)量泵3可以定量的地將不同質(zhì)量份的電紡液輸入到所述分液器4中，用于可精確控制進(jìn)入所述電紡液成絲裝置20中電紡液的質(zhì)量。所述分液器4用于將電紡液分股，輸送至所述電紡液成絲裝置20。
[0051]請參見圖2，所述分液器4為一倒錐型結(jié)構(gòu)，具有一中空的椎體空間，用于容納所述電紡液。具體的，該分液器4包括一錐型殼體40、一進(jìn)液管41、一墊圈42、一篩網(wǎng)43、一蓋體44以及設(shè)置在所述蓋體44上的多個(gè)出液管46。
[0052]錐型殼體40可以為圓錐，也可為具有多個(gè)面的多棱錐。請參見圖3，所述錐型殼體40具有一頂端開口 401設(shè)置在所述錐型殼體40的頂點(diǎn)，以及一底端開口 402與該頂頂端開口相對。所述進(jìn)液管41設(shè)置在所述錐型殼體40的頂端開口 401，該進(jìn)液管41的直徑與所述頂端開口 401的直徑相同。所述墊圈42、篩網(wǎng)43以及所述蓋體44依次覆蓋在所述錐型殼體40的底端開口 402。所述墊圈42用于增強(qiáng)蓋體44的密封性，避免漏液。所述篩網(wǎng)43用于將電紡液中的雜質(zhì)濾除，使得從分液器4的出液孔45流出的電紡液純度較高。
[0053]所述錐型殼體40為硬質(zhì)材料制成，可以承擔(dān)一定的壓力。該錐型殼體40的材料可以為金屬或者石英玻璃。該錐型殼體40的高為0.1厘米至0.5厘米，該錐型殼體40的底端開口 402的直徑為5厘米至15厘米。該錐型殼體40的厚度不限。該錐型殼體40的頂角大于等于160度小于180度，優(yōu)選地，該錐型殼體40的錐角為大于等于160度且小于等于175度。由于該錐型殼體40的錐角在160度到180度之間，當(dāng)電紡液進(jìn)入該分液器4時(shí)，可以實(shí)現(xiàn)在分液器4中存儲較少的電紡液，快速，均勻地把進(jìn)入分液器4的電紡液進(jìn)行分液。從而，提高了效率，減少了電紡液的浪費(fèi)，也使得每個(gè)出液孔45流出的電紡液的流量相同，從而提高了進(jìn)入多針頭電紡噴頭的電紡液的均勻性。
[0054]所述進(jìn)液管41設(shè)置在所述錐型殼體40的頂點(diǎn)，并通過所述頂端開口 401與所述錐型殼體40內(nèi)部的錐體空間連通，該進(jìn)液管41通過輸液管與計(jì)量泵3相互連接。定量的電紡液在壓力作用下，由計(jì)量泵3均勻通過輸液管到由進(jìn)液管41輸送至所述錐型殼體40的密閉空間內(nèi)。該進(jìn)液管41的直徑為0.1至0.5厘米。該進(jìn)液管41的材料與所述錐型殼體40相同，可以與所述錐型殼體40 —體成型形成，或者也可以通過膠粘劑粘合在所述錐型殼體40的頂點(diǎn)。該進(jìn)液管41還可為可選擇結(jié)構(gòu)，即，可直接采用輸液管連通所述計(jì)量泵3和所述分液器4。
[0055]所述墊圈42為環(huán)形并由具有一定厚度的柔性材料構(gòu)成。本實(shí)施例中，該墊圈42的材料為橡膠。該墊圈42的直徑范圍與所述錐型殼體40的底端開口 402的直徑一致。該墊圈42用于增強(qiáng)所述蓋體44對于所述錐型殼體40的底端開口 402的封閉性，避免使用過程中產(chǎn)生漏液。
[0056]所述篩網(wǎng)43設(shè)置于所述墊圈42與所述蓋體44之間，該篩網(wǎng)43具有多個(gè)網(wǎng)孔。網(wǎng)孔的直徑在20微米至200微米之間，用于過濾掉電紡液中的雜質(zhì)，從而防止該電紡液在使用時(shí)堵塞噴頭，從而影響獲得的納米纖維的直徑的均勻性。該篩網(wǎng)43的材料可以是金屬或者非金屬，其目數(shù)不限制，可以根據(jù)不同電紡液調(diào)整。該篩網(wǎng)43的直徑與所述錐型殼體40的底端開口 402的直徑一致。本實(shí)施例中，該篩網(wǎng)43為金屬銅網(wǎng)，目數(shù)為200。
[0057]請參見圖4，所述蓋體44用于封閉所述錐型殼體40的底端開口 402，該蓋體44外圍設(shè)置有螺紋凹槽。該錐型殼體40的底端開口 402設(shè)置有與之相對應(yīng)的外螺紋。從而，蓋體44可以旋轉(zhuǎn)封閉所述錐型殼體40的底端開口 402。該蓋體44上設(shè)置有多個(gè)出液孔45貫穿所述蓋體44，該出液孔45可以插入出液管46，在壓力的作用下，錐型殼體40中盛放的電紡液可以從該出液管46流出，輸送給所述電紡液成絲裝置20。該出液孔45的直徑為
0.2毫米至2毫米?？梢岳斫猓摮鲆嚎?5的數(shù)目可以根據(jù)需要調(diào)整，不同的蓋體44也可以具有不同的出液孔45數(shù)目。每一個(gè)出液孔45插設(shè)有一個(gè)出液管46，該出液管46具有開關(guān)閥門，可以控制電紡液是否流出。使用時(shí)，每個(gè)出液管46可以跟一根倒液管相連，從而將電紡液輸送給所述電紡液成絲裝置20的一個(gè)電紡針頭?？梢愿鶕?jù)電紡的需要，換用具有不同數(shù)目的出液孔45的蓋體44，只要保證出液孔45的數(shù)目大于等于電紡液成絲裝置20中電紡針頭的數(shù)目即可?？梢岳斫?，所述蓋體44與所述錐型殼體40的封閉方式不限于此，還可以通過密封釘將蓋體44與所述錐型殼體40密封在一起。本實(shí)施例中，該多個(gè)出液孔45在蓋體44上均勻排列，并形成多個(gè)同軸設(shè)置的正六邊形，該多個(gè)正六邊形的邊上的相鄰的出液孔45之間的距離相等。可以理解，該多個(gè)出液孔45的排列方式可以有多種，只要均勻分布在所述蓋體44上即可。
[0058]由于所述分液器4為倒錐型結(jié)構(gòu)，使用時(shí)，電紡液由該設(shè)置在分液器4的錐型殼體40的頂點(diǎn)的進(jìn)液管41進(jìn)入，分液器4的蓋體44有若干出液孔45，每一個(gè)出液孔45設(shè)置有一個(gè)出液管46。該分液器4的倒錐型的結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)了精確控制每個(gè)出液管46的電紡液的流量一致，從而使得不同電紡針頭獲得的納米纖維的直徑一致，獲得的納米纖維膜比較均勻。使用時(shí)，該分液器4的進(jìn)液管41到出液孔45的方向與重力方向相反，從而可確保電紡液由下至上充滿所述分液器4，然后在壓力作用下從出液管46均勻流出。該電紡分液器4可以配合多個(gè)電紡針頭的電紡設(shè)備使用，該電紡設(shè)備中的電紡針頭的長度可以相同，也可以不同。
[0059]請參閱圖5，所述電紡液成絲裝置20包括一中心圓盤6、多個(gè)噴頭單元5以及多個(gè)連接桿7。所述多個(gè)噴頭單元5通過所述多個(gè)連接桿7與所述中心圓盤6固定，并環(huán)繞該中心圓盤6對稱設(shè)置。該多個(gè)連接桿7的一端固定于所述中心圓盤6的圓周上，可以通過粘結(jié)劑粘結(jié)在一起，或者當(dāng)該連接桿7與所述中心圓盤6均為金屬時(shí)，可以焊接在一起，更進(jìn)一步的該連接桿7還可以與所述中心圓盤6 —體成型獲得。
[0060]該多個(gè)連接桿7可以和所述中心圓盤在一個(gè)平面內(nèi)，或者與所述中心圓盤所在平面成一定-45度至+45度的角度。所述多個(gè)連接桿7中，每兩個(gè)相鄰的兩個(gè)連接桿7之間夾角相等。的當(dāng)該多個(gè)連接桿7和所述中心圓盤6在一個(gè)平面內(nèi)時(shí),該多個(gè)連接桿7的延長線過所述中心圓盤6的圓心，并將該中心圓盤6的等分為多個(gè)面積相等的扇形。所述多個(gè)噴頭單元5的圓心分別到所述中心圓盤6的距離可以相等也可以不等。由于該多個(gè)連接桿7的延長線過所述中心圓盤6的圓心，并將該中心圓盤6的等分為多個(gè)面積相等的扇形，該多個(gè)噴頭單元5均勻的分布在中心圓盤6的周圍，平衡了電場的分布，又增大了電紡液成絲裝置20的噴射面積，從而可以實(shí)現(xiàn)大規(guī)模的制造纖維薄膜。
[0061]優(yōu)選地，所述電紡液成絲裝置20的連接桿7包括多個(gè)第一連接桿和多個(gè)第二連接桿，第一連接桿和多個(gè)第二連接桿的長度不同，該多個(gè)第一連接桿和多個(gè)第二連接桿交替設(shè)置，共同將中心圓盤6的等分為多個(gè)面積相等的扇形。因此，所述多個(gè)噴頭單元5的圓心分別到所述中心圓盤6的圓心的距離可以分成兩種，一個(gè)是第一間距La，另一個(gè)是第二間距Lb,且所述第一間距La大于等于所述第二間距Lb。環(huán)繞所述中心圓盤6，所述多個(gè)噴頭單元5到所述中心圓盤6的距離排列規(guī)律是，La, Lb, La, Lb, La, Lb,…，即第一間距La與第二間距Lb交替排列。通過所述多個(gè)噴頭單元5的圓心分別到所述中心圓盤6的距離，長短交替排列，可以更好的調(diào)整電場的分布，并進(jìn)一步增大了電紡液成絲裝置20的噴射面積，從而可以實(shí)現(xiàn)大規(guī)模的制造纖維薄 膜。
[0062]第一間距La的長度為5-180厘米，所述第一間距La與所述第二間距Lb的差值為5-100厘米，優(yōu)選地，本實(shí)施例中5-10厘米。本實(shí)施例中所述第一間距LaS 10厘米，第二間距Lb為5厘米。本實(shí)施例中，所述電紡液成絲裝置20包括一個(gè)中心圓盤6，6個(gè)噴頭單元5，以及6個(gè)連接桿7。相鄰的連接桿7之間的角度為60度。所述中心圓盤6為直徑在I厘米至5厘米的具有一定厚度的圓盤，用于固定所述多個(gè)噴頭單元5，并且通過所述中心圓盤6的移動(dòng)來控制所述多個(gè)噴頭單兀5的移動(dòng)。該中心圓盤6為導(dǎo)電金屬材料構(gòu)成,從而可以與所述高壓直流電源11電連接，以提供電紡過程中所需的的電場。本實(shí)施例中，中心圓盤6材料為316L不銹鋼，厚度為1.2cm，直徑為13cm。
[0063]所述多個(gè)連接桿7為導(dǎo)電材料構(gòu)成，可以使得所述多個(gè)噴頭單元5與所述中心圓盤6的電位相同。該多個(gè)連接桿7的長度可以對應(yīng)上述第一間距La與第二間距Lb分成兩類，一類的長度對應(yīng)于上述第一間距La，另一類長度對應(yīng)于上述第二間距Lb。該連接桿7的直徑為I毫米至2毫米，長度為5-180cm。本實(shí)施例中，該連接桿7為直徑I毫米的銅金屬桿，長桿長度為19cm,短桿長度為13cm。
[0064]本實(shí)用新型的電紡液成絲裝置20中，所述多個(gè)噴頭單元5環(huán)繞所述中心圓盤6設(shè)置，該多個(gè)噴頭單元5分別到該中心圓盤6的距離長短交替排列，使得該多個(gè)噴頭單元5與纖維接收裝置30之間的電場十分均勻，有利于噴頭單元5噴射出直徑一致的納米纖維，從而可以獲得高質(zhì)量的納米纖維膜。本實(shí)用新型實(shí)施例中，通過中心圓盤6以及多個(gè)連接桿7給所述多個(gè)噴頭單元5提供了支撐，并且將高壓直流電源11與多個(gè)噴頭單元5電連接?？梢岳斫?，給所述多個(gè)噴頭單元5提供支撐，并且環(huán)繞一個(gè)中心(中心圓盤6的中心)具有上述分布的實(shí)施方式可以有很多種，并不局限本實(shí)用新型上述實(shí)施例所述。只要該多個(gè)噴頭單元5可以實(shí)現(xiàn)本實(shí)用新型所述的分布方式，并通有高壓直流電就可以實(shí)現(xiàn)本案的發(fā)明目的。
[0065]請參見圖6至圖8，所述電紡液成絲裝置20中的多個(gè)噴頭單元5中的每一個(gè)噴頭單元5都包括一底盤51，以及設(shè)置在底盤51的多個(gè)電紡針頭52。具體地，該底盤51設(shè)置有多個(gè)電紡針頭插孔512，該多個(gè)電紡針頭插孔512為通孔。每一個(gè)電紡針頭插孔512中對應(yīng)設(shè)置有一個(gè)電紡針頭52。每個(gè)電紡針頭52都具有一個(gè)進(jìn)液部521以及出液部522，該進(jìn)液部521以及出液部522分別突出與所述底盤51的相對的兩個(gè)表面。所述進(jìn)液部521通過倒液管與所述分液器4中的一個(gè)出液管46相連通，從而可以將電紡液從分液器4中通過倒液管輸入電紡針頭52。所述多個(gè)電紡針頭52的長度可以相同，也可以不相同。本實(shí)施例中，所有電紡針頭52的進(jìn)液部521長度相同，而電紡針頭52的出液部522的長度根據(jù)電紡針頭插孔512在所述底盤51上分布的位置不同而不同。從而實(shí)現(xiàn)了底盤51上不同電紡針頭52的出液部522的長度的分布。通過調(diào)整底盤51上不同電紡針頭52的排列及長度的分布，解決了由于多針靜電紡針頭之間電場相互干擾產(chǎn)生電場畸變導(dǎo)致的靜電紡射流不穩(wěn)定、滴液等問題，顯著改善了紡絲纖維質(zhì)量。[0066]該底盤51的材質(zhì)為具有一定厚度的金屬導(dǎo)電材料，如，銅，鐵，金，銀等，其直徑為2至15厘米，厚度為0.5厘米至3厘米。本實(shí)施例中，所述底盤51的厚度為1.2cm，直徑為11cm。該底盤51上的多個(gè)電紡針頭插孔512,分成有多排分布設(shè)置在底盤51上,各排所在直線平行等間隔設(shè)置，排的數(shù)目為2m+l，其中m為正整數(shù)。上述2m+l排電紡針頭512各排電紡針頭512所在的線段具有相同的垂直平分線。相鄰排電紡針頭插孔512所在直線之間
的距離是I d0該電紡針頭插孔512在底盤51上的分布規(guī)律如下:中間排電紡針頭插孔
2
512的數(shù)量為，η個(gè)，η為偶數(shù)。該η個(gè)電紡針頭插孔512相對于一個(gè)對稱中心515對稱分布，平均分布在所述對稱中心515的兩側(cè)。其中，每一側(cè)相鄰的電紡針頭插孔512之間的距離為d。所述對稱中心515與其相鄰的電紡針頭插孔512之間的距離為d，或者d / 2。過所述對稱中心515的中間排電紡針頭512所在線段的垂直平分線，也是其他2m排電紡針頭512所在線段的垂直平分線。
[0067]在垂直于所述中間排電紡針頭插孔512所在直線的方向上,相對于該直徑對稱分布有2m排電紡針頭插孔512，即，所述中間排電紡針頭插孔512所在直線兩側(cè)分別分布有m排電紡針頭插孔512，且這兩側(cè)的m排電紡針頭插孔512相對于中間排電紡針頭插孔512所在直線對稱設(shè)置。所述m排電紡針頭插孔512中，每排中相鄰的電紡針頭插孔512之間的距離為d。沿著遠(yuǎn)離該中間排電紡針頭插孔512的方向，定義第1，2，3，…m排電紡針頭插孔512。當(dāng)所述對稱中心515與其相鄰的電紡針頭插孔512之間的距離為d時(shí)，m小于等于η,第m排電紡針頭插孔512分布有n_m+l個(gè)電紡針頭插孔512 ;當(dāng)所述對稱中心515與其相鄰的電紡針頭插孔512之間的距離為d / 2時(shí)，m小于等于n-1，第m排電紡針頭插孔512分布有n-m個(gè)電紡針頭插孔512。
[0068]在一個(gè)實(shí)施例中，所述對稱中心515與所述底盤51的圓心重合，所述中間排電紡針頭插孔512設(shè)置在底盤51的直徑D上。請參見圖6，在一個(gè)實(shí)施例中，過對稱中心515的直徑D上分布有4個(gè)電紡針頭插孔512。相對于對稱中心515對稱的一側(cè)相鄰的電紡針頭插孔512之間的距離為d，對稱中心515到相鄰的電紡針頭插孔512的距離為d。相對于直徑D對稱分布有4排電紡針頭插孔512。直徑D分割的半圓上有2排電紡針頭插孔512，第I排電紡針頭插孔512有4個(gè)，且電紡針頭插孔512之間的距離為d。第2排電紡針頭插孔512有3個(gè)。
[0069]請參見圖7，在另外一個(gè)實(shí)施例中，過對稱中心515的直徑D上分布有6個(gè)電紡針頭插孔512，相對于對稱中心515對稱的一側(cè)的相鄰的電紡針頭插孔512之間的距離為d，中心到相鄰的電紡針頭插孔512的距離為d / 2。相對于直徑D對稱分布有6排電紡針頭插孔512，每一排中相鄰的電紡針頭插孔512之間的距離為d。直徑D分割的半圓上有3排電紡針頭插孔512。第I排電紡針頭插孔512有5個(gè)，第2排電紡針頭插孔512有4，第3排電紡針頭插孔有3個(gè)。
[0070]在所述底盤51上，所述多個(gè)電紡針頭52的的長度的分布具有特殊的規(guī)律，具體如下:
[0071]對于每一排電紡針頭52，當(dāng)電紡針頭52數(shù)為奇數(shù)時(shí)，中間的一根長度最長，這里定義中間的最長的這根電紡針頭52為中心針頭，遠(yuǎn)離中心針頭的電紡針頭52長度逐漸減小，并且關(guān)于中間針頭對稱分布，同一排中相鄰的電紡針頭52之間的長度差為AL ；
[0072]對于每一排電紡針頭52，當(dāng)電紡針頭52數(shù)為偶數(shù)時(shí)，中間兩根電紡針頭52的長度一致，且為這一排中最長的電紡針頭52，離中心針頭的電紡針頭52長度逐漸減小，并且關(guān)于中間針頭對稱分布，同一排中相鄰的電紡針頭52之間的長度差為AL ；
[0073]沿著垂直于上述選定的半徑D，且朝向所述底盤51中心515的方向上，各排中心電紡針頭52的長度逐漸變短，相鄰的兩排之間的中心電紡針頭52的長度差為AL。
[0074]由于所有電紡針頭52的進(jìn)液部521相等，所以上述電紡針頭52之間的長度差為AL就是所述電紡針頭52的出液部522的差值。上述長度差Λ L的范圍在0.1至2厘米之間。每個(gè)底盤51有1-50根電紡針頭52,針頭為金屬管,如金、銀、銅、鐵等。針頭管內(nèi)徑為
0.1-2厘米，針頭管外徑為2-5厘米，長度為l_30cm，針頭間距為0.l-10cm。在一個(gè)實(shí)施例中，電紡針頭52為316L不銹鋼管,管外徑為3cm,內(nèi)徑為2cm,最短長度的針頭為3cm。
[0075]當(dāng)所述噴頭單元5通過連接桿7與所述中心圓盤6連接時(shí),該連接桿7過的延長線過所述對稱中心515，并且平分所述中間排電紡針頭52所在的直線。在所有排電紡針頭52中，具有最長中心針頭的那一排電紡針頭52距離中心圓盤6最近，這樣設(shè)置，進(jìn)一步平衡了電場分布。所述噴頭單元5中，所述多個(gè)電紡針頭52的內(nèi)徑、長度、間距、排列方式通過上述技術(shù)方案合理設(shè)置，解決了由于多針靜電紡針頭之間電場相互干擾產(chǎn)生電場畸變導(dǎo)致的靜電紡射流不穩(wěn)定、滴液等問題，顯著改善了紡絲纖維質(zhì)量。
[0076]圖8為本實(shí)用新型的一個(gè)實(shí)施例中，底盤51上的某一排電紡針頭52的分布情況。該排共有5個(gè)電紡針頭52等間隔設(shè)置，其中，中心的電紡針頭52長度最長，相鄰的電紡針頭52長度依次減少。圖9為本實(shí)用新型的一個(gè)實(shí)施例中，相鄰各排的中心電紡針頭52的長度關(guān)系不意圖。從圖9可以看到，相鄰各排的中心電紡針頭52依次減小，聞度差為相等。在應(yīng)用時(shí)，圖9中具有最長的中心電紡針頭52的那一排電紡針頭52最靠近中心圓盤6。
[0077]所述纖維接收裝置30與所述電紡液成絲裝置20相對間隔設(shè)置，該纖維接收裝置30與所述電紡液成絲裝置20之間具有高電場。該纖維接收裝置30包括兩個(gè)滾筒9，接受布8和抽風(fēng)裝置60。該接受布8可以為金屬絲或者導(dǎo)電的柔性材料構(gòu)成。兩個(gè)滾筒9置于接受布8的兩端，兩個(gè)滾筒9的轉(zhuǎn)動(dòng)軸平行設(shè)置。兩個(gè)滾筒9的轉(zhuǎn)動(dòng)帶動(dòng)接受布8在水平方向左右運(yùn)動(dòng)，電紡絲可以均勻的落在接受布8上。實(shí)際使用時(shí)，所述接受布8設(shè)置與所述電紡液成絲裝置20下方，與噴頭單元5相對設(shè)置。在所述接受布8在水平方向左右運(yùn)動(dòng)的同時(shí)，該電紡液成絲裝置20可以在在水平面內(nèi)以中心圓盤為中心自轉(zhuǎn)，其可以左轉(zhuǎn)一圖后，再右轉(zhuǎn)一圈，或者在120度至360度范圍內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng)。電紡液成絲裝置20還可以在垂直于所述接受布8運(yùn)動(dòng)的方向上往復(fù)運(yùn)動(dòng)。
[0078]其中滾筒9的直徑為10-200mm，接受布8的寬度在10_200cm。抽風(fēng)裝置60置于接受布8之下，減小了噴絲的范圍，使得電紡絲更均勻的落在接受布8上，有利于形成均一厚度的纖維薄膜。
[0079]應(yīng)用實(shí)例I
[0080]當(dāng)以PAA為電紡溶液，使用本實(shí)用新型的靜電紡絲機(jī)100進(jìn)行紡絲時(shí)。電紡溶液注入供液裝置10的儲液罐2中，計(jì)量泵3轉(zhuǎn)速控制在IOr / min，供液裝置10將電紡溶液輸送到各個(gè)電紡針頭52上。將高壓直流電源11的電壓調(diào)到65kv，接受布8以0.5m / min的速度平動(dòng)，并與噴頭單元5的往復(fù)運(yùn)動(dòng)相配合，噴頭單元5與接受布8的距離為70cm。
[0081]應(yīng)用實(shí)例2
[0082]以PVDF為電紡液進(jìn)行電紡，調(diào)整計(jì)量泵3轉(zhuǎn)速為15r / min,高壓直流電源11電壓調(diào)到50kv,接受布8以0.5m / min的速度運(yùn)動(dòng)，噴頭單元5與接受布8的距離調(diào)整為85cm。
[0083]應(yīng)用實(shí)例3
[0084]以PEO為電紡液進(jìn)行電紡，調(diào)整計(jì)量泵3轉(zhuǎn)速為22r / min，高壓直流電源11電壓加到75kv,接受布8以1.0m / min的速度運(yùn)動(dòng)，噴頭單元5與接受布8的距離調(diào)整為IlOcm0可以理解，為了進(jìn)一步提高電紡得到的纖維膜的均勻性，所述噴頭單元5可以在垂直于所述接受布8運(yùn)動(dòng)的方向上往復(fù)運(yùn)動(dòng)。
[0085]另外，本領(lǐng)域技術(shù)人員還可在本實(shí)用新型精神內(nèi)作其它變化，當(dāng)然這些依據(jù)本實(shí)用新型精神所作的變化，都應(yīng)包含在本實(shí)用新型所要求保護(hù)的范圍內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種靜電紡絲分液器，該分液器具有一封閉空間，其特征在于，該分液器為倒錐型結(jié)構(gòu)，包括: 一錐型殼體具有一頂端開口設(shè)置在所述錐型殼體的頂點(diǎn)，以及一底端開口與該頂端開口相對； 一墊圈，一篩網(wǎng)，以及一蓋體依次覆蓋在所述錐型殼體的底端開口，所述蓋體將所述墊圈及篩網(wǎng)密封在錐型殼體內(nèi)部； 一進(jìn)液管設(shè)置在所述錐型殼體的頂點(diǎn)，并通過所述頂端開口與所述錐型殼體內(nèi)部的錐體空間連通；以及 多個(gè)出液孔設(shè)置在所述蓋體。
2.如權(quán)利要求1所述的靜電紡絲分液器，其特征在于，所述錐型殼體的錐角為鈍角，所述錐角為160度至180度。
3.如權(quán)利要求1所述的靜電紡絲分液器，其特征在于，所述錐型殼體的錐角為160度至175 度。
4.如權(quán)利要求1所述的靜電紡絲分液器，其特征在于，所述錐型殼體為金屬材料制成。
5.如權(quán)利要求1所述的靜電紡絲分液器，其特征在于，所述篩網(wǎng)設(shè)置于所述墊圈與所述蓋體之間，該篩網(wǎng)具有多個(gè)網(wǎng)孔，網(wǎng)孔的直徑在20微米至200微米之間。
6.如權(quán)利要求4所述的靜電紡絲分液器，其特征在于，所述篩網(wǎng)為金屬材料制成。
7.如權(quán)利要求1所述的靜電紡絲分液器，其特征在于，所述蓋體上的每個(gè)出液孔插設(shè)有一個(gè)出液管，該出液管具有開關(guān)閥門。
8.如權(quán)利要求1所述的靜電紡絲分液器，其特征在于，所述錐型殼體為圓錐體或棱錐體。
9.一種靜電紡絲機(jī)，其包括: 一供液裝置，包括一氣瓶，一儲液罐通過通氣管與所述氣瓶相連接，一計(jì)量泵過輸液管與所述儲液罐相連接，以及一如權(quán)利要求1至8任一所述的靜電紡絲分液器，通過輸液管與所述計(jì)量泵相連接，所述計(jì)量泵用于控制進(jìn)入分液器中電紡液的質(zhì)量； 一電紡液成絲裝置，包括至少一個(gè)噴頭單元，該至少一個(gè)噴頭單元包括多個(gè)電紡針頭，該多個(gè)電紡針頭中的每一個(gè)通過一個(gè)倒液管與所述蓋體上的一個(gè)出液孔對應(yīng)相連； 一纖維接收裝置與所述電紡液成絲裝置相對設(shè)置，用于接受在高壓電場中，由電紡液成絲裝置噴射出來的電紡液形成的納米纖維，從而獲得由該納米纖維形成的納米纖維膜；以及 一高壓直流電源，用于給所述電紡液成絲裝置提供高壓直流電。
10.如權(quán)利要求9所述的靜電紡絲機(jī)，其特征在于，該電紡液成絲裝置包括: 一個(gè)中心圓盤； 多個(gè)連接桿與所述中心圓盤連接，并自所述中心圓盤向外延伸，相鄰的兩個(gè)連接桿的延長線所成的角度相等，當(dāng)多個(gè)連接桿的長度不同時(shí)，該多個(gè)連接桿包括多個(gè)第一連接桿和多個(gè)第二連接桿，該多個(gè)第一連接桿和第二連接桿交替設(shè)置；以及 多個(gè)噴頭單元，每個(gè)噴頭單元通過一個(gè)上述連接桿與所述中心圓盤連接，當(dāng)多個(gè)連接桿的長度不同時(shí)，所述多個(gè)噴頭單元的圓心至所述中心圓盤的中心的距離為，第一間距和第二間距，每個(gè)噴頭單元包括多個(gè)電紡針頭。
【文檔編號】D01D5/00GK203498512SQ201320348451
【公開日】2014年3月26日 申請日期:2013年6月18日 優(yōu)先權(quán)日:2013年6月18日
【發(fā)明者】楊穎 , 劉琦, 劉芬, 梁幸幸, 黎忠孝 申請人:清華大學(xué), 張家港智電可再生能源與儲能技術(shù)研究所有限公司