一种狭缝式静电纺丝装置

技术领域

本发明涉静电纺丝技术领域，尤其是指一种狭缝式静电纺丝装置。

背景技术

自由液面静电纺丝技术是一种新型的高效的无针静电纺丝技术，是利用高压电场所提供的静电力克服聚合物液面的表面张力，在聚合物液面形成泰勒锥，并进一步形成射流，射流在电场力的作用下被拉细形成纳米纤维，相较于传统的静电纺丝技术，自由液面静电纺丝技术所产生的纳米纤维直径分布更加均匀，生产效率也得到一定提升，因此，自由液面静电纺丝技术在近几年被得以广泛应用。但是，自由液面静电纺丝技术中喷丝头暴露溶液表面较大，电场模糊，易造成纺丝液面失稳而影响最终生成的纳米纤维的质量，同时由于某些纺丝溶液粘度较高，在纺丝过程中溶液易发生凝固而堵塞喷丝头的现象，从而也会影响纺出的纳米纤维的质量。

因此，现有的自由液面静电纺丝装置无法稳定生成高质量纳米纤维，无法满足生产和使用需求。

发明内容

为此，本发明所要解决的技术问题在于克服现有技术中自由液面静电纺丝装置无法稳定生成高质量纳米纤维的问题。

为解决上述技术问题，本发明提供了一种狭缝式静电纺丝装置，包括导电座，所述导电座与高压电源相连接，所述导电座上还连接有绝缘罩，所述绝缘罩和所述导电座之间形成储液腔，所述绝缘罩上设置有环形狭缝，所述环形狭缝和所述储液腔相连通，所述导电座上还连接绝缘进液管和绝缘回流管，所述绝缘进液管的一端与所述储液腔相连通，另一端和供液泵的输出口相连接，所述绝缘回流管的一端与所述储液腔相连通，另一端和供液泵的输入口相连接。

在本发明的一个实施例中，所述绝缘罩上设置有多个呈同心设置的所述环形狭缝。

在本发明的一个实施例中，所述绝缘罩呈蘑菇头状。

在本发明的一个实施例中，所述导电座呈碗状或漏斗状。

在本发明的一个实施例中，还包括滚筒，所述滚筒位于所述绝缘罩的上方，所述滚筒由电机驱动旋转。

在本发明的一个实施例中，所述导电座采用金属座。

在本发明的一个实施例中，所述绝缘罩采用聚四氟乙烯罩。

在本发明的一个实施例中，所述绝缘罩可拆卸地连接在所述导电座上。

在本发明的一个实施例中，所述绝缘罩扣合在所述导电座上。

在本发明的一个实施例中，所述绝缘罩和所述导电座通过螺纹连接。

本发明的上述技术方案相比现有技术具有以下优点：

本发明所述的狭缝式静电纺丝装置，通过导电座、绝缘罩、环形狭缝和绝缘回流管的设计，能够稳定生成高质量的纳米纤维，并且具有较高的生产效率。

附图说明

为了使本发明的内容更容易被清楚的理解，下面根据本发明的具体实施例并结合附图，对本发明作进一步详细的说明。

图1是本发明的狭缝式静电纺丝装置的原理示意图；

图2是图1中导电座和绝缘罩的装配示意图；

说明书附图标记说明：1、高压电源，2、导电座，3、绝缘罩，31、环形狭缝，4、绝缘进液管，5、绝缘回流管，6、供液泵，7、滚筒，8、电机，9、纳米纤维。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明，以使本领域的技术人员可以更好地理解本发明并能予以实施，但所举实施例不作为对本发明的限定。

参照图1-图2所示，本实施例公开了一种狭缝式静电纺丝装置，包括导电座2，导电座2与高压电源1相连接，导电座2上部还连接有绝缘罩3，绝缘罩3和导电座2之间形成盛放纺丝溶液的储液腔，绝缘罩3上设置有环形狭缝31，环形狭缝31和储液腔相连通，导电座2上还连接绝缘进液管4和绝缘回流管5，绝缘进液管4的一端与储液腔相连通，另一端和供液泵6的输出口相连接，绝缘回流管5的一端与储液腔相连通，另一端和供液泵6的输入口相连接。

其中，高压电源1用于使得导电座2导电而产生静电场，是静电纺丝装置的基本配置，储液腔中的溶液表面能够在高压电场诱导下聚集电荷，利用高压电场所提供的静电力克服聚合物液面的表面张力，在聚合物液面形成泰勒锥，并进一步形成射流从环形狭缝喷出，最终使得喷射液体在高电场的作用下被迅速拉细而形成纳米级纤维。

上述结构中，通过在导电座2上设置绝缘罩，形成一个储液腔，同时在绝缘罩3上设置环形狭缝31以供射流喷出，可以有效减少溶液暴露面积，提升纺丝溶液的液面稳定性，避免了竞争电场的出现，使溶液表面电荷集中在泰勒锥上，利于形成稳定的高曲率环形前泰勒锥，从而提升纺出的纳米纤维的质量；另外，环形狭缝31不易出现堵塞现象，可保证纺丝的稳定进行；

通过绝缘回流管5的设置，可以使得让储液腔内遗留的纺丝溶液重新回流至供液泵6，有效减少喷出的纳米纤维上附着的液滴，大大提高纺丝质量，使生成的纳米纤维的形貌更均匀、更清晰；同时也利于纺丝溶液的循环利用，节约成本。

在其中一个实施方式中，绝缘罩3上设置有多个呈同心设置的环形狭缝31，以更好地保证生成的纳米纤维的质量。

在其中一个实施方式中，绝缘罩3呈蘑菇头状，也即呈中部外凸的形状，不易产生积液残留。

在其中一个实施方式中，导电座2呈碗状或漏斗状，使得座体内壁不易产生积液残留，使得内部遗留的溶液能够充分回流至绝缘回流管5，从而重新回流至供液泵6。

在其中一个实施方式中，上述狭缝式静电纺丝装置还包括滚筒7，滚筒7位于绝缘罩3的上方，滚筒7由电机8驱动旋转，从绝缘罩3中喷出形成的纳米纤维最终喷向滚筒7，由滚筒7完成纳米纤维的缠绕收集。

在其中一个实施方式中，导电座2采用金属座。

在其中一个实施方式中，绝缘罩3采用聚四氟乙烯罩，该材质制成的罩体，具有优良的化学稳定性、耐腐蚀性、电绝缘性和良好的抗老化耐力。同时其摩擦系数极低，是固体材料中表面张力最小者，不易黏附任何物质，所以可以最大程度的避免纺丝溶液在罩体表面积存，同时也使得罩体更易清洁。

在其中一个实施方式中，绝缘罩3可拆卸地连接在导电座2上，以便于根据需要更换不同尺寸的绝缘罩，从而起到调整泰勒锥曲率的作用。

在其中一个实施方式中，绝缘罩3可以扣合在导电座2上。

在另一个实施方式中，绝缘罩3也可以和导电座2通过螺纹连接。

本实施例的狭缝式静电纺丝装置的工作过程为：利用供液泵6通过绝缘进液管4向储液腔内输入纺丝溶液，同时开启高压电源，使得导电座2周围产生静电场，在静电场的作用下，环形狭缝31处的液滴形成前泰勒锥，并由前泰勒锥转变为规则排列的毛细管波，该毛细管波也称为泰勒锥，当施加电压超过临界电压时，泰勒锥的尖端会引出射流，射流从绝缘罩的环形狭缝31中射出，射流在电场力的作用下被迅速拉细形成纳米纤维，纳米纤维最终射向滚筒7，由转动的滚筒7卷绕储存，而储液腔中遗留的纺丝溶液则在重力作用下流入绝缘回流管5，经由绝缘回流管5重新回流至供液泵6。

本实施例的狭缝式静电纺丝装置，通过导电座2、绝缘罩3、环形狭缝31和绝缘回流管5的设计，能够稳定生成高质量的纳米纤维，并且具有较高的生产效率，生产效率可提高13-14g/h；整体结构合理，电场分布均匀，互不干扰，可以稳定和调控纺丝液自由液面曲率，减少溶剂挥发，实现高质量纳米纤维的批量制备。

显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引申出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。