本實用新型涉及一種靜電紡絲裝置，具體涉及一種具有多孔噴頭的靜電紡絲裝置。

背景技術(shù)：

納米纖維具有超高的比表面積、極大長徑比、優(yōu)越的機械性能等特點，在環(huán)境工程、組織工程、藥物釋放、能源貯存、傳感器等不同領(lǐng)域都具有十分廣闊的應(yīng)用前景。目前，可有效制備納米纖維最直接的方法是靜電紡絲方法。隨著市場對納米纖維日益增長的量的需求，目前實驗室或工業(yè)上可較高批量制備納米纖維的、采用最廣泛的靜電紡絲方法是多針式靜電紡絲裝置和無針式靜電紡絲裝置。

其中，在無針式靜電紡絲技術(shù)中，利用靜電促使紡絲液的表面形成眾多紡絲泰勒錐而進行紡絲，用于貯存紡絲液的貯液池的形式很多都為敞開式，易造成溶劑的快速揮發(fā)，而使得紡絲液不僅會受到一定的污染，還會對紡絲液濃度、粘度等產(chǎn)生影響，進而對紡絲過程的連續(xù)性、納米纖維的直徑和形貌等的影響較大。在多針式靜電紡絲技術(shù)中，設(shè)置多根豎起的紡絲針，通過對紡絲液施加一定的壓力使得紡絲液填充在紡絲針中，并在紡絲針的末端開口處形成凸起，在高壓靜電壓作用下每個紡絲針處噴出紡絲；采用多針式靜電紡絲技術(shù)以解決紡絲液被污染的問題，但是其仍然存在以下不足：1、針頭直徑較小，易造成針頭堵塞；2、射流之間會產(chǎn)生一定的排斥現(xiàn)象，使得制備的納米纖維膜分布不均勻。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本實用新型目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種具有多孔噴頭的靜電紡絲裝置，該靜電紡絲裝置不但可以有效解決紡絲液的污染問題以及紡絲液的溶劑揮發(fā)問題，而且能夠確保紡絲孔不易被堵塞，噴射的射流之間會不會出現(xiàn)排斥現(xiàn)象，使得制備的納米纖維膜分布均勻。

本實用新型的目的通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)：

一種具有多孔噴頭的靜電紡絲裝置，包括用于接收納米纖維的紡絲接收板、用于噴出納米纖維的多孔噴頭噴絲器、用于貯存紡絲液的紡絲液貯液器、用于將紡絲液輸送至多孔噴頭噴絲器的壓力泵以及用于為多孔噴頭噴絲器提供高壓靜電的高壓發(fā)生器；其特征在于，所述多孔噴頭噴絲器包括由絕緣材料制成的噴絲容器，噴絲容器的頂部設(shè)有多個與噴絲容器的內(nèi)腔連通的噴絲孔，每個噴絲孔內(nèi)設(shè)有金屬噴頭，所有的金屬噴頭相互連通并與高壓發(fā)生器連接；所述壓力泵的兩端通過紡絲液輸送管分別與紡絲液貯液器以及噴絲容器的內(nèi)腔連接。

上述具有多孔噴頭的靜電紡絲裝置的工作原理是：壓力泵將紡絲液貯液器中的紡絲液輸送至噴絲容器的內(nèi)腔中，并保持一定的壓力，使得紡絲液在每個金屬噴頭處形成液滴凸起，在高壓發(fā)生器提供的高壓靜電作用下，金屬噴頭產(chǎn)生射流，形成紡絲。

本實用新型的一個優(yōu)選方案，其中，所述噴絲容器的底部設(shè)有溫度控制單元，該溫度控制單元由電加熱元件和溫控器構(gòu)成。通過設(shè)置溫度控制單元，可以有效的控制噴絲容器內(nèi)的紡絲液溫度，使得紡絲過程中溶液可紡的穩(wěn)定性。

本實用新型的一個優(yōu)選方案，其中，所述噴絲容器的內(nèi)腔的頂部設(shè)有金屬網(wǎng)格，該金屬網(wǎng)格將所有的金屬噴頭連通，并與高壓發(fā)生器連接。通過設(shè)置在噴絲容器的內(nèi)腔的頂部的金屬網(wǎng)格將所有的金屬噴頭連通，不但便于將所有的金屬噴頭與高壓發(fā)生器連接，而且由于金屬網(wǎng)格位于噴絲容器的內(nèi)腔內(nèi)，從而可以盡可能減少紡絲射流之間產(chǎn)生的排斥現(xiàn)象。

本實用新型的一個優(yōu)選方案，其中，所述噴絲容器上設(shè)有紡絲液緩沖器，該紡絲液緩沖器一端通過紡絲液輸送管與壓力泵連接，另一端與噴絲容器的內(nèi)腔連接。設(shè)置紡絲液緩沖器的目的在于，對壓力泵輸送過來的紡絲液進行緩沖后再進入到噴絲容器中，使得進入到噴絲容器中的紡絲液各處的壓力相等，提高紡絲質(zhì)量。

優(yōu)選地，所述紡絲液緩沖器由管體以及設(shè)置在管體內(nèi)的球體構(gòu)成。進入到管體內(nèi)的紡絲液受到球體的阻擋后，由射流變成緩流，從而保證進入到噴絲容器的內(nèi)腔中的紡絲液壓力均勻。

本實用新型的一個優(yōu)選方案，其中，所述紡絲接收板的上方設(shè)有負壓通風裝置。由于紡絲液中含有大量的有機溶劑，這些有機溶劑揮發(fā)在空氣中會帶來以下的問題，一方面，揮發(fā)在空氣中的有機溶劑會影響空氣的濕度和濃度，使得紡絲不連續(xù)；另一方面，高濃度的揮發(fā)有機溶劑殘留在空氣中，被人體吸入后會影響人體健康，因此通過負壓通風裝置及時將紡絲液中揮發(fā)出來的揮發(fā)溶劑排出，能夠克服上述問題。

本實用新型的一個優(yōu)選方案，其中，所述紡絲接收板上設(shè)有纖維收集單元。通過設(shè)置纖維收集單元，將形成的納米纖維及時收集起來。

優(yōu)選地，所述纖維收集單元為固定的收集板或循環(huán)式收集機構(gòu)或單向傳送收集機構(gòu)，其中，所述循環(huán)式收集機構(gòu)由一個或兩個傳動輥以及環(huán)繞在傳動輥上的循環(huán)收集帶構(gòu)成；所述單向傳送收集機構(gòu)由傳動輥以及在紡絲接收板下方單向傳送的單向收集帶構(gòu)成。

本實用新型的一個優(yōu)選方案，其中，所述噴絲容器為方形或圓柱形容器。

本實用新型的一個優(yōu)選方案，其中，所述紡絲接收板的基材為金屬，在使用過程中可以采用鋁箔、無紡布等不同的載體進行接收；所述金屬噴頭的材質(zhì)包括但不僅限于采用銅、鋁、不銹鋼等任一金屬；所述噴絲容器的材質(zhì)包括但不僅限于PVC、PP、PE等；所述噴絲孔可以為鏤空的形式或設(shè)置于凸起的柱體內(nèi)，具體形狀可以根據(jù)具體的需求進行變化調(diào)整，包括但不僅限于圓形、三角形、梯形等幾何形式。

本實用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比具有以下的有益效果：

1、由于紡絲液位于噴絲容器的內(nèi)腔中，因此紡絲液不易受到污染，也不容易揮發(fā)。

2、由于金屬噴頭嵌入在絕緣的噴絲容器的噴絲孔中，金屬噴頭之間的同極靜電不會發(fā)生相互排斥效應(yīng)，使得紡絲射流之間不會產(chǎn)生排斥現(xiàn)象，使得制備的納米纖維膜分布均勻。

3、由于所有的金屬噴頭均連通于噴絲容器的內(nèi)腔中，紡絲液在各個金屬噴頭的壓力均衡，各個金屬噴頭中凸起的液滴形成的泰勒錐形態(tài)一致，使得紡絲大小均勻。

附圖說明

圖1為本實用新型所述的具有多孔噴頭的靜電紡絲裝置的第一個具體實施方式的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2為圖1中多孔噴頭噴絲器的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖3為圖1中紡絲液緩沖器的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖4為圖1中噴絲容器的立體結(jié)構(gòu)示意圖。

圖5為本實用新型所述的具有多孔噴頭的靜電紡絲裝置的第二個具體實施方式的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖6為圖5中噴絲容器的立體結(jié)構(gòu)示意圖。

圖7為本實用新型所述的具有多孔噴頭的靜電紡絲裝置的第三個具體實施方式的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖8為圖7中噴絲容器的立體結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實施方式

下面結(jié)合實施例和附圖對本實用新型作進一步描述，但本實用新型的實施方式不僅限于此。

實施例1

參照圖1-圖4，本實施方式的具有多孔噴頭的靜電紡絲裝置包括用于接收納米纖維的紡絲接收板2、用于噴出納米纖維的多孔噴頭噴絲器、用于貯存紡絲液的紡絲液貯液器7、用于將紡絲液輸送至多孔噴頭噴絲器的壓力泵5以及用于為多孔噴頭噴絲器提供高壓靜電的高壓發(fā)生器8。所述多孔噴頭噴絲器包括由絕緣材料制成的噴絲容器10，噴絲容器10的頂部設(shè)有多個與噴絲容器10的內(nèi)腔10-3連通的噴絲孔，每個噴絲孔內(nèi)設(shè)有金屬噴頭10-1，所有的金屬噴頭10-1相互連通并與高壓發(fā)生器8連接；所述壓力泵5的兩端通過紡絲液輸送管6分別與紡絲液貯液器7以及噴絲容器10的內(nèi)腔10-3連接。

參見圖1和圖2，所述噴絲容器10的底部設(shè)有溫度控制單元9，該溫度控制單元9由電加熱元件和溫控器構(gòu)成。通過設(shè)置溫度控制單元9，可以有效的控制噴絲容器10內(nèi)的紡絲液溫度，使得紡絲過程中溶液可紡的穩(wěn)定性。

參見圖2，所述噴絲容器10的內(nèi)腔10-3的頂部設(shè)有金屬網(wǎng)格10-4，該金屬網(wǎng)格10-4將所有的金屬噴頭10-1連通，并通過電極片10-2與高壓發(fā)生器8連接。通過設(shè)置在噴絲容器10的內(nèi)腔10-3的頂部的金屬網(wǎng)格10-4將所有的金屬噴頭10-1連通，不但便于將所有的金屬噴頭10-1與高壓發(fā)生器8連接，而且由于金屬網(wǎng)格10-4位于噴絲容器10的內(nèi)腔10-3內(nèi)，從而可以盡可能減少紡絲射流之間產(chǎn)生的排斥現(xiàn)象。

參見圖1-圖3，所述噴絲容器10上設(shè)有紡絲液緩沖器4，該紡絲液緩沖器4一端通過紡絲液輸送管6與壓力泵5連接，另一端與噴絲容器10的內(nèi)腔10-3連接。設(shè)置紡絲液緩沖器4的目的在于，對壓力泵5輸送過來的紡絲液進行緩沖后再進入到噴絲容器10中，使得進入到噴絲容器10中的紡絲液各處的壓力相等，提高紡絲質(zhì)量。

參見圖3，所述紡絲液緩沖器4由管體4-1以及設(shè)置管體4-1內(nèi)的球體4-2構(gòu)成。進入到管體4-1內(nèi)的紡絲液受到球體4-2的阻擋后，由射流變成緩流，從而保證進入到噴絲容器10的內(nèi)腔10-3中的紡絲液壓力均勻。

參見圖1，所述紡絲接收板2的上方設(shè)有負壓通風裝置1。由于紡絲液中含有大量的有機溶劑，這些有機溶劑揮發(fā)在空氣中會帶來以下的問題，一方面，揮發(fā)在空氣中的有機溶劑會影響空氣的濕度和濃度，使得紡絲不連續(xù)；另一方面，高濃度的揮發(fā)有機溶劑殘留在空氣中，被人體吸入后會影響人體健康，因此通過負壓通風裝置1及時將紡絲液中揮發(fā)出來的揮發(fā)溶劑排出，能夠克服上述問題。

參見圖1，所述紡絲接收板2上設(shè)有纖維收集單元，通過該設(shè)置纖維收集單元，將形成的納米纖維及時收集起來。所述纖維收集單元為設(shè)置在紡絲接收板2底面上的固定的收集板。所述紡絲接收板2的基材為金屬，在使用過程中所述固定的收集板可以采用鋁箔、無紡布等不同的載體制作。

參見圖4，所述噴絲容器10為圓柱形容器；所述金屬噴頭的材質(zhì)包括但不僅限于采用銅、鋁、不銹鋼等任一金屬；所述噴絲容器10的材質(zhì)包括但不僅限于PVC、PP、PE等；所述噴絲孔為鏤空的形式，該噴絲孔為圓形孔。

下面結(jié)合附圖對本實施方式的具有多孔噴頭的靜電紡絲裝置的工作原理作進一步的描述：

參見圖1-圖4，壓力泵5將紡絲液貯液器7中的紡絲液輸送至紡絲液緩沖器4中，隨后進入到噴絲容器10的內(nèi)腔10-3中，并保持一定的壓力，使得紡絲液在每個金屬噴頭10-1處形成液滴凸起，該液滴凸起構(gòu)成泰勒錐；溫度控制單元9將噴絲容器10中的紡絲液的溫度控制在一定的范圍；負壓通風裝置1啟動，將揮發(fā)的有機溶劑排走；在高壓發(fā)生器8提供的高壓靜電作用下，金屬噴頭10-1產(chǎn)生射流，形成納米纖維，并由纖維收集單元收集。

實施例2

參見圖5-圖6，本實施例與實施例1相比的不同之處在于，本實施例中，所述纖維收集單元為循環(huán)式收集機構(gòu)，該循環(huán)式收集機構(gòu)由兩個傳動輥3以及環(huán)繞在傳動輥3上的循環(huán)收集帶11構(gòu)成。

所述噴絲容器10為圓柱形容器。

實施例3

參見圖7和圖8，本實施例與實施例1相比的不同之處在于，本實施例中，所述纖維收集單元為單向傳送收集機構(gòu)，該單向傳送收集機構(gòu)由傳動輥3以及在紡絲接收板2下方單向傳送的單向收集帶12構(gòu)成。

所述噴絲容器10為方形容器，所述噴絲孔為三角形孔。

上述為本實用新型較佳的實施方式，但本實用新型的實施方式并不受上述內(nèi)容的限制，其他的任何未背離本實用新型的精神實質(zhì)與原理下所做的改變、修飾、替代、組合、簡化，均應(yīng)為等效的置換方式，都包含在本實用新型的保護范圍之內(nèi)。