專利名稱：一種新型磁力攪拌靜電紡絲噴頭的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及靜電紡絲裝置領(lǐng)域，特別是涉及一種新型磁力攪拌靜電紡絲噴 頭。
背景技術(shù)：
近幾年來，由于納米科技研究的迅速升溫，使得靜電紡絲這種可制備納米尺寸纖維的紡絲技術(shù)激起了人們對(duì)其進(jìn)行深入研究的濃厚興趣。目前，靜電紡絲已成為制取納米 纖維最重要、最有效的方法。高壓靜電紡絲是將聚合物溶液或熔體帶上幾千至上萬伏高壓靜電，帶電液滴在電 場力作用下在泰勒錐頂被加速，當(dāng)電場力足夠大時(shí)，聚合物液滴可克服表面張力形成噴射 細(xì)流。帶電的聚合物射流在電場力、黏滯阻力、表面張力等作用下被拉伸細(xì)化，同時(shí)帶電射 流在電場中由于存在表面電荷而發(fā)生彎曲。細(xì)流在噴射過程中溶劑蒸發(fā)或固化，最終落在 接收裝置上，形成類似無紡布的納米纖維氈。在靜電紡絲過程中，溶液細(xì)流受較大倍數(shù)的牽 引拉伸，具有一定的取向結(jié)構(gòu)。高壓靜電紡絲一直是納米纖維制備領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)之一。關(guān)于靜電紡絲的研究結(jié) 果，這幾年的相關(guān)文獻(xiàn)都呈指數(shù)增加。傳統(tǒng)的靜電紡絲噴頭噴絲孔直徑多處于微米級(jí)，即常 見的針頭式噴絲頭，此種方法采用機(jī)械力推動(dòng)溶液擠出，在靜電場中形成泰勒錐，從而抽拔 出一根或較多根噴射流。此種形式噴絲頭容易出現(xiàn)噴絲孔堵塞現(xiàn)象，導(dǎo)致生產(chǎn)中斷，影響生 產(chǎn)效率，且不易維護(hù)。目前研究的有無針頭式噴絲頭，此種噴絲頭多為敞開式，聚合物溶液 直接與空氣接觸，采用向上噴絲的形式。但此種方法由于溶劑較易揮發(fā)而使聚合物溶液表 面固化，造成抽拔困難，同等條件下難以形成穩(wěn)定射流，影響紡絲過程的順利進(jìn)行。
發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問題是提供一種新型磁力攪拌靜電紡絲噴頭，它避免 了針頭式噴絲頭容易堵塞、效率較低的弊端，改進(jìn)了敞開式噴絲頭難以形成射流的缺點(diǎn)。本實(shí)用新型解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是提供一種新型磁力攪拌靜電 紡絲噴頭，包括噴絲頭、磁力攪拌器、旋轉(zhuǎn)磁子、金屬圓網(wǎng)和屏蔽罩，所述的噴絲頭內(nèi)底部配 置有所述的旋轉(zhuǎn)磁子；所述的磁力攪拌器設(shè)置在所述的噴絲頭下方，用于驅(qū)動(dòng)所述的旋轉(zhuǎn) 磁子轉(zhuǎn)動(dòng)；所述的屏蔽罩設(shè)置在所述的噴絲頭和所述的磁力攪拌器之間；在進(jìn)行靜電紡絲 時(shí)，所述的金屬圓網(wǎng)配置在所述的噴絲頭內(nèi)部，浮動(dòng)在聚合物溶液的表層，其周邊與所述的 噴絲頭內(nèi)壁接觸；所述的噴絲頭通過電源線與高壓靜電源相連。所述的新型磁力攪拌靜電紡絲噴頭的噴絲頭的內(nèi)層為金屬薄片，外殼為有機(jī)玻璃 外殼。所述的新型磁力攪拌靜電紡絲噴頭的金屬圓網(wǎng)為輕質(zhì)金屬網(wǎng)格，上表面的焊點(diǎn)為 尖端焊點(diǎn)，周邊設(shè)有柔性觸點(diǎn)。所述的新型磁力攪拌靜電紡絲噴頭的磁力攪拌器采用直流供電。[0010]所述的新型磁力攪拌靜電紡絲噴頭中的聚合物溶液的液面高于所述的旋轉(zhuǎn)磁子。有益效果由于采用了上述的技術(shù)方案，本實(shí)用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下的優(yōu)點(diǎn)和積極效果本實(shí)用新型用的噴頭端，為敞開式無針頭式噴絲頭，避免了針頭堵塞現(xiàn)象的發(fā)生， 無需頻繁更換和清洗噴絲孔，大大提高了生產(chǎn)效率；采用磁攪拌裝置驅(qū)動(dòng)安置在噴絲頭端 內(nèi)的旋轉(zhuǎn)磁子攪動(dòng)，使溶液處于流動(dòng)狀態(tài)，配合浮于聚合物溶液表層的金屬網(wǎng)格線，可在同 一電壓作用下形成多個(gè)泰勒錐，從而更容易形成多股射流，提高了噴絲頭紡絲的穩(wěn)定性，改 進(jìn)了現(xiàn)有裝置的可靠性，可實(shí)現(xiàn)納米纖維的連續(xù)和規(guī)?；a(chǎn)。

圖1是本實(shí)用新型的噴絲頭裝置結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是本實(shí)用新型的噴絲頭俯視圖；圖3是本實(shí)用新型的噴絲頭橫截面圖；圖4是本實(shí)用新型的金屬圓網(wǎng)示意圖。
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合具體實(shí)施例，進(jìn)一步闡述本實(shí)用新型。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 之后，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以對(duì)本實(shí)用新型作各種改動(dòng)或修改，這些等價(jià)形式同樣落于本申 請(qǐng)所附權(quán)利要求書所限定的范圍。本實(shí)用新型的實(shí)施方式涉及一種新型磁力攪拌靜電紡絲噴頭，如圖1和圖2所示， 包括噴絲頭1、磁力攪拌器2、旋轉(zhuǎn)磁子3、金屬圓網(wǎng)4和屏蔽罩5，所述的噴絲頭1內(nèi)底部配 置有所述的旋轉(zhuǎn)磁子3，噴絲頭1與旋轉(zhuǎn)磁子3配合形成磁性噴絲頭；所述的磁力攪拌器2 設(shè)置在所述的噴絲頭1下方，相當(dāng)于設(shè)置在由噴絲頭1與旋轉(zhuǎn)磁子3配合形成磁性噴絲頭 下方，通過磁力作用，驅(qū)動(dòng)位于噴絲頭1內(nèi)部的旋轉(zhuǎn)磁子3轉(zhuǎn)動(dòng)，其中，磁力攪拌器2采用直 流電平供電，對(duì)紡絲靜電場沒有干擾；所述的屏蔽罩5設(shè)置在所述的噴絲頭1和所述的磁力 攪拌器2之間，以此屏蔽電場對(duì)磁場的干擾；在進(jìn)行靜電紡絲時(shí)，在噴絲頭1中裝入聚合物 溶液，一般聚合物溶液的液面高于旋轉(zhuǎn)磁子3，所述的金屬圓網(wǎng)4配置在所述的噴絲頭1內(nèi) 部，浮動(dòng)在聚合物溶液的表層，其周邊與所述的噴絲頭1內(nèi)壁接觸；所述的噴絲頭1通過電 源線與高壓靜電源相連。如圖3所示，所述的噴絲頭1采用內(nèi)壁為金屬薄片la，外殼為有機(jī)玻璃Ib的結(jié)構(gòu)， 采用有機(jī)玻璃Ib作為外殼可以屏蔽外界電場的干擾，使得靜電場更為穩(wěn)定。圖4所示的是 金屬圓網(wǎng)4，該金屬圓網(wǎng)4為輕質(zhì)金屬網(wǎng)格，便于浮在聚合物溶液表層，金屬圓網(wǎng)4上的焊點(diǎn) 采用尖端焊點(diǎn)，周邊設(shè)有柔性觸點(diǎn)。在靜電紡絲時(shí)，磁力攪拌器2通過磁力作用，驅(qū)動(dòng)旋轉(zhuǎn) 磁子3進(jìn)行轉(zhuǎn)動(dòng)，攪拌在噴絲頭1內(nèi)的聚合物溶液，金屬圓網(wǎng)4隨著聚合物溶液上下浮動(dòng)， 并有一定的旋轉(zhuǎn)，通過柔性觸點(diǎn)與噴絲頭1的金屬內(nèi)壁Ia接觸，可使聚合物溶液均勻帶電 以促使泰勒錐的形成，并通過網(wǎng)格線上的金屬尖端焊點(diǎn)推動(dòng)形成射流。下面以聚乙烯醇作為聚合物溶液進(jìn)一步說明本實(shí)用新型的使用方法。先將聚乙烯 醇溶液通過自動(dòng)輸液裝置注入噴絲頭1中，開啟設(shè)置于噴絲頭1下方的磁力攪拌器2，在磁力作用下，驅(qū)動(dòng)噴絲頭1中的旋轉(zhuǎn)磁子3以120rpm的速度旋轉(zhuǎn)，從而攪動(dòng)溶液適度流動(dòng)，同 時(shí)，金屬圓網(wǎng)4與聚乙烯醇溶液液面相對(duì)運(yùn)動(dòng)，并與聚乙烯醇溶液液面相切。將高壓靜電源 的電壓調(diào)節(jié)到55V，再將噴絲頭1連接高壓靜電源，加上靜電場后，噴絲頭1在旋轉(zhuǎn)磁子3 和金屬圓網(wǎng)4的共同作用下推動(dòng)形成泰勒錐，向上抽出數(shù)十根甚至上百根射流，溶液揮發(fā)， 通過收集裝置(如基布或纖維收集簾)收集，形成直徑約為250nm的納米纖維氈，重量為 1. 5g/m2。收集時(shí)收集裝置以一定速度平動(dòng)，并與靜電紡絲噴頭的往復(fù)運(yùn)動(dòng)相配合，接收距 離大約為20cm。 不難發(fā)現(xiàn)，本實(shí)用新型用的噴頭端，為敞開式無針頭式噴絲頭，避免了針頭堵塞現(xiàn) 象的發(fā)生，無需頻繁更換和清洗噴絲孔，大大提高了生產(chǎn)效率；采用磁攪拌裝置驅(qū)動(dòng)安置在 噴絲頭端內(nèi)的旋轉(zhuǎn)磁子攪動(dòng)，使溶液處于流動(dòng)狀態(tài)，配合浮于聚合物溶液表層的金屬網(wǎng)格 線，可在同一電壓作用下形成多個(gè)泰勒錐，從而更容易形成多股射流，提高了噴絲頭紡絲的 穩(wěn)定性，改進(jìn)了現(xiàn)有裝置的可靠性，可實(shí)現(xiàn)納米纖維的連續(xù)和規(guī)?；a(chǎn)。
權(quán)利要求一種新型磁力攪拌靜電紡絲噴頭，包括噴絲頭(1)、磁力攪拌器(2)、旋轉(zhuǎn)磁子(3)、金屬圓網(wǎng)(4)和屏蔽罩(5)，其特征在于，所述的噴絲頭(1)內(nèi)底部配置有所述的旋轉(zhuǎn)磁子(3)；所述的磁力攪拌器(2)設(shè)置在所述的噴絲頭(1)下方，用于驅(qū)動(dòng)所述的旋轉(zhuǎn)磁子(3)轉(zhuǎn)動(dòng)；所述的屏蔽罩(5)設(shè)置在所述的噴絲頭(1)和所述的磁力攪拌器(2)之間；在進(jìn)行靜電紡絲時(shí)，所述的金屬圓網(wǎng)(4)配置在所述的噴絲頭(1)內(nèi)部，浮動(dòng)在聚合物溶液的表層，其周邊與所述的噴絲頭(1)內(nèi)壁接觸；所述的噴絲頭(1)通過電源線與高壓靜電源相連。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的新型磁力攪拌靜電紡絲噴頭，其特征在于，所述的噴絲頭(1) 的內(nèi)層為金屬薄片(Ia)，外殼為有機(jī)玻璃外殼(lb)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的新型磁力攪拌靜電紡絲噴頭，其特征在于，所述的金屬圓網(wǎng)(4)為輕質(zhì)金屬網(wǎng)格，上表面的焊點(diǎn)為尖端焊點(diǎn)，周邊設(shè)有柔性觸點(diǎn)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的新型磁力攪拌靜電紡絲噴頭，其特征在于，所述的磁力攪拌 器(2)采用直流供電。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的新型磁力攪拌靜電紡絲噴頭，其特征在于，所述的聚合物溶 液的液面高于所述的旋轉(zhuǎn)磁子(3)。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種新型磁力攪拌靜電紡絲噴頭，包括噴絲頭、磁力攪拌器、旋轉(zhuǎn)磁子、金屬圓網(wǎng)和屏蔽罩。磁力攪拌器設(shè)置在噴絲頭的下方位置，通過磁力帶動(dòng)放置在噴絲頭中的磁子旋轉(zhuǎn)，以此對(duì)噴頭當(dāng)中的聚合物溶液進(jìn)行適度攪拌，金屬圓網(wǎng)浮于聚合物溶液表層，通過柔性觸點(diǎn)與噴絲頭內(nèi)壁接觸，可隨聚合物液面上下浮動(dòng)。噴絲頭連接有高壓靜電，在靜電場作用下，此種噴絲頭更容易抽拔出多個(gè)射流。利用本實(shí)用新型進(jìn)行納米纖維的生產(chǎn)，提高了聚合物溶液的利用率，生產(chǎn)效率高，并可對(duì)多個(gè)噴頭進(jìn)行組裝實(shí)現(xiàn)納米纖維的規(guī)?；a(chǎn)。
文檔編號(hào)D01D5/00GK201648572SQ201020179139
公開日2010年11月24日 申請(qǐng)日期2010年4月27日 優(yōu)先權(quán)日2010年4月27日
發(fā)明者竇冠顯, 覃小紅 申請(qǐng)人:東華大學(xué)