一種陣列式靜電紡絲噴射裝置的制作方法

本發明涉及靜電紡絲技術領域，更進一步涉及一種陣列式靜電紡絲噴射裝置。

背景技術：

靜電紡絲是高分子流體靜電霧化的特殊形式，靜電紡絲采用的是較高粘度的非牛頓流體，在高壓靜電發生器的作用下，噴絲裝置與接收裝置之間形成高壓靜電場，聚合物溶液在噴嘴處形成液滴并被充電，帶電液滴在電場力作用下在taylor錐頂被加速，當電場力足夠大時，帶電液滴克服表面張力形成帶電射流，可以運行相當長的距離，帶電射流在靜電紡絲空間運行時，伴隨溶劑揮發、彎曲和拉伸，最終被接收裝置收集，固化形成纖維材料。

隨著納米技術的發展，靜電紡絲作為一種簡便有效的可生產納米纖維的新型加工技術，將在生物醫用材料、過濾及防護、催化、能源、光電、食品工程、化妝品等領域發揮巨大作用。

工業生產過程中，需要設置多根針式噴嘴同時噴射多條紡絲，以滿足大批量生產的要求。目前用于工業化生產的靜電紡絲裝置通常并排設置多組噴頭，各噴頭之間相互平行，但各噴頭之間形成的電場之間發生相互干擾，電場線并非沿噴頭的長度方向分布，因此噴頭所噴出的紡絲就會受到其他方向的分力，影響最終成品的質量。

技術實現要素：

本發明提供一種陣列式靜電紡絲噴射裝置，使電場的分布更加均勻，提升紡絲成品的質量，具體方案如下：

一種陣列式靜電紡絲噴射裝置，包括供液底座和針式噴嘴，所述供液底座為截面呈梯形的四棱柱，所述針式噴嘴可拆卸地設置在所述供液底座梯形截面中頂邊和兩腰所在的平面上，所述針式噴嘴垂直于各自所在的表面；所述針式噴嘴中六個為一組，其在水平面上投影的連線構成六邊形，所述供液底座的三個面中、每個面上設置兩個所述針式噴嘴；所述針式噴嘴連通于所述供液底座的溶液腔，在電場力的引導下從所述針式噴嘴中噴出；所述供液底座上呈線性陣列分布多個組成六邊形的所述針式噴嘴。

可選地，所述針式噴嘴的外表呈圓錐狀，從與所述供液底座連接的一端向另一端漸縮設置，所述針式噴嘴通過螺紋與所述供液底座連接固定。

可選地，所述供液底座的截面為等腰梯形，梯形底角的角度為20～25度。

可選地，六個所述針式噴嘴與所述供液底座連接點的連線為正六邊形。

可選地，相鄰的兩個正六邊形的頂點相對。

可選地，相鄰的兩個正六邊形頂點之間的間距與正六邊形的邊長相等。

可選地，所述針式噴嘴的直徑為0.5～1.5mm，長度為10～20mm，每個所述針式噴嘴的尺寸相同；所述針式噴嘴的連線構成的正六邊形邊長為15～25mm；所述基座梯形截面的高為6～7mm。

可選地，所述供液底座的上表面距離收集裝置的間距為150～175mm。

可選地，所述供液底座、所述針式噴嘴和所述收集裝置均由銅制成，所述針式噴嘴處施加的電壓為20kv。

本發明提供了一種陣列式靜電紡絲噴射裝置，包括供液底座和針式噴嘴，供液底座為截面呈梯形的四棱柱，針式噴嘴可拆卸地設置在供液底座中的三個外表面上，若發生堵塞或損壞可及時更換，分別為梯形截面中頂邊和兩腰所在的平面；針式噴嘴中六個為一組，六個針式噴嘴在水平面上投影的連線可構成六邊形，供液底座的三個面中、每個面上設置兩個針式噴嘴；針式噴嘴連通于供液底座的溶液腔，針式噴嘴施加電壓后，溶液在電場力的引導下從針式噴嘴中噴出；供液底座上呈線性陣列分布多個組成六邊形的針式噴嘴。

本發明中每六個針式噴嘴的連線構成一個六邊形，相對于傳統的相互平行設置的噴嘴結構，在施加電壓后，各針式噴嘴所形成的電場發生相互影響，由于針式噴嘴之間不相互平行，呈一定的夾角，在一定程度上可以抵消電場力在各針式噴嘴垂直方向上的分量，使電場力的合力沿各針式噴嘴的延伸方向，電場的分布更為均勻，可以使紡絲在電場力的引導向沿長度方向運動，提高紡絲的質量。

附圖說明

為了更清楚地說明本發明實施例或現有技術中的技術方案，下面將對實施例或現有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發明的一些實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。

圖1為本發明陣列式靜電紡絲噴射裝置的正視圖；

圖2為本發明陣列式靜電紡絲噴射裝置的側視圖；

圖3為本發明陣列式靜電紡絲噴射裝置的俯視圖；

圖4為采用本發明陣列式靜電紡絲噴射裝置所得到的一種電場圖；

圖5a為平面上設置三排平行噴嘴的結構圖；

圖5b為平面上設置三排平行噴嘴得到的電場圖；

圖6a為平面上陣列布置正六邊形噴嘴的結構圖；

圖6b平面上陣列布置正六邊形噴嘴的電場圖。

其中包括：

供液底座1、針式噴嘴2。

具體實施方式

本發明的核心在于提供一種陣列式靜電紡絲噴射裝置，使電場的分布更加均勻，提升紡絲成品的質量。

為了使本領域的技術人員更好地理解本發明的技術方案，下面將結合附圖及具體的實施方式，對本發明的陣列式靜電紡絲噴射裝置進行詳細的介紹說明。

如圖1所示，為本發明陣列式靜電紡絲噴射裝置的正視圖，圖2為側視圖，圖3為俯視圖。本發明的陣列式靜電紡絲噴射裝置包括供液底座1和針式噴嘴2，供液底座1為截面呈梯形的四棱柱，供液底座1內部設置溶液腔，用于流通紡絲溶液，針式噴嘴2可拆卸地均勻設置在供液底座1的表面，當某個針式噴嘴2被堵塞時可以及時將其更換，而不必廢棄供液底座1和針式噴嘴2的整體；針式噴嘴2連通于供液底座1的溶液腔，在電場力的引導下從針式噴嘴2中噴出；供液底座1中有三個平面用于設置針式噴嘴2，分別為梯形截面中頂邊和兩腰所在的平面，并且針式噴嘴2垂直于各自所在的表面，梯形的頂角為鈍角，在生產過程中針式噴嘴2朝向收集裝置的方向，位于不同表面上的針式噴嘴2具有夾角，施加電壓后，針式噴嘴2產生的電場相互影響，抵消不必要方向的電場，各針式噴嘴2處的電場強度差異較小，分布更加均勻，電場對溶液的引導朝向針式噴嘴2的延伸方向，溶液不受其他方向分力的干擾，成品質量得以提高。

針式噴嘴2中六個為一組，其在水平面上投影的連線構成六邊形，供液底座1的三個面中，每個面上設置一組六個針式噴嘴2中的兩個，六個針式噴嘴2平均地分布于三個表面上，盡量利用供液底座1表面的空間；供液底座1上呈線性陣列分布多個組成六邊形的針式噴嘴2，在供液底座1上排列多個六邊形結構，能夠同時完成多條紡絲，可以滿足工業生產對于數量的要求。

具體地，為方便安裝與更換，本發明中的針式噴嘴2的外表呈圓錐狀，徑向尺寸從與供液底座1連接的一端向另一端漸縮設置，針式噴嘴2上設置外螺紋，供液底座1上設置內螺紋，通過螺紋與供液底座1連接固定；當然，本發明并不僅限于螺紋連接的形式，通過卡接或其他連接結構固定也是可以的。

具體地，本發明中供液底座1的截面為等腰梯形，梯形底角的角度為20～25度。本發明中僅在三個表面上設置針式噴嘴2，需要確保頂面與兩個腰面之間的夾角為155～160之間，對于底面不作要求，因此梯形是一種用料少且便于加工的形狀，對于底面的形狀不作具體要求，本發明中所指的四棱柱可以包含底面為弧形的結構，當然，也可以為其他任意的結構，這些具體的設置方式也包含在本發明的設計構思之內。

具體地，六個針式噴嘴2與供液底座1連接點的連線為正六邊形，位于斜面上的針式噴嘴2在水平面的投影為一線段，連接形成六邊形按其與供液底座1的連接點來算。

呈正六邊形的六個針式噴嘴2位于同一外接圓上，分布在外接圓上的形式有利于抵消電場，相鄰的兩個正六邊形的頂點相對，當然，除了此布置形式之外，只要是分布于同一外接圓上的位置均包含在本發明的設計思想之中，此分布方便找點，簡化加工。

相鄰的兩個正六邊形頂點之間的間距與正六邊形的邊長相等，正六邊形的邊長根據針式噴嘴2之間擊穿距離設置，距離過近會導致電場無法引導溶液流出。兩個六邊形頂點之間的間距與邊長等長，可能將地利用供液底座1的長度空間，使針式噴嘴2的數量達到最大。

優選地，本發明在此公開各結構的尺寸范圍，范圍兩端的數值均包括在內，針式噴嘴2的直徑為0.5～1.5mm，長度為10～20mm，每個針式噴嘴2的尺寸相同；針式噴嘴2的連線構成的正六邊形邊長為15～25mm。供液底座1的上表面距離收集裝置的間距為150～175mm；基座1梯形截面的高為6～7mm。

供液底座1、所述針式噴嘴2和收集裝置均由銅制成，針式噴嘴2處施加的電壓為20kv。

操作時，將紡絲液通過外部的涂覆裝置均勻涂覆于各針式噴嘴2上，供液底座1相對于收集裝置固定不動，并且針式噴嘴2朝向收集裝置，紡絲液在針式噴嘴2、收集裝置所形成的誘導電場下產生誘導射流，誘導射流被誘導至收集裝置形成纖維。

以下通過電場對比本發明的陣列式靜電紡絲噴射裝置與平面中設置噴嘴的結構：

如圖4所示，為采用本發明陣列式靜電紡絲噴射裝置所得到的一種電場圖，所取電場均為噴嘴尖端0.5mm處電場。針式噴嘴2直徑1mm，長度15mm，相鄰噴嘴投影點的間距為20mm，四棱柱底面是上底18mm，下底52mm，高6.28mm的梯形，四棱柱高為200mm，四棱柱面頂面距離收集裝置距離為165mm，收集裝置寬為60mm，長為240mm，厚為2mm，材料為銅，施加電壓為20kv。

如圖5a所示，為平面上設置三排平行噴嘴的結構圖，圖5b為其得到的電場圖，噴嘴的直徑為1mm，高度為15mm，相鄰噴嘴間距為20mm，噴嘴的頂端離收集裝置的距離為150mm，收集裝置寬為60mm，長為240mm，厚為2mm，施加電壓為20kv。

如圖6a所示，為平面上陣列布置正六邊形噴嘴的結構圖，該布置所形成圖形與本發明各連在水平投影面上所形成的圖形一致。噴嘴直徑1mm，高度為20mm，相鄰噴嘴間距為15mm，噴嘴的頂端離收集裝置距離為150mm，收集裝置寬為60mm，長為240mm，厚為2mm，施加電壓為20kv。取距離噴嘴尖端0.5mm處電場，可得到圖6b所示的電場圖。

對比圖4、圖5b和圖6b，圖4中相鄰針式噴嘴的電場強度相差較小，并且每個區域(每兩或四個波峰為一組所形成的曲線)的電場強度相差較小；而圖5b和圖6b相鄰噴嘴的電場強度差距明顯比圖4大。采用本靜電紡絲噴頭所獲得的電場更均勻，且單位面積上的針頭數目增加一倍。

對所公開的實施例的上述說明，使本領域專業技術人員能夠實現或使用本發明。對這些實施例的多種修改對本領域的專業技術人員來說將是顯而易見的，本文中所定義的一般原理，可以在不脫離本發明的精神或范圍的情況下，在其它實施例中實現。因此，本發明將不會被限制于本文所示的這些實施例，而是要符合與本文所公開的原理和新穎特點相一致的最寬的范圍。