一种螺旋式喷头高压静电纺丝装置的制作方法

1.本实用新型属于高压静电纺丝领域，涉及一种螺旋式喷头高压静电纺丝装置。


背景技术：

2.高压静电纺丝的原理是在纺丝头和接收装置之间形成高压电场，纺丝液在几千至上万伏的高压下顶端形成“泰勒锥”，当电场力高到一定程度，纺丝液克服自身表面张力的作用，从泰勒锥的顶端喷射出来形成“射流”。带电的射流随即受高压电场作用，迅速牵伸变细。射流内部相同电荷之间形成的排斥力也会加速射流牵伸和摆动。因此，溶剂的挥发导致射流固化，并最终纳米纤维。
3.现有技术存在的某些问题如下：
4.现有的螺旋式纺丝喷头主要分为针式喷头和无针式喷头两大类。单针式喷头的主要问题是纺丝效率太低，不适合规模生产。对于多针式喷装置，喷头与喷头之间的电场难免会产生相互的影响，造成极少数喷头顶端的球形液滴表面的电荷密度很少，不能有效形成“泰勒锥”，高分子流体不能被拉伸成纤维并在喷头喷口处严重堆积，最终被吸附至纳米纤维收集装置上，造成纳米纤维膜二次溶解并被破坏产生疵点。在无针式喷头静电纺丝装置中，由于纺丝组件浸泡在高分子纺丝液流体中，高分子流体被暴露在空气中，粘度会随着温度以及溶剂的挥发而急剧变化，生产的纳米纤维产品质量很难控制，最终生产纳米纤维膜质量不均匀，品质无法控制。因此，目前螺旋式纺丝喷头装置主要存在的两个问题是纺丝效率低和纺丝质量差，同时解决这两个问题是当务之急。


技术实现要素：

5.本实用新型针对上述现有技术的不足，而提供一种螺旋式喷头高压静电纺丝装置。
6.为解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案是：
7.一种螺旋式喷头高压静电纺丝装置，包括静电发生器、绝缘箱体和设于其内部的纺丝接收装置、螺旋式纺丝喷头、水平伺服供液系统和废液收集装置，水平伺服供液系统包括往返运动驱动机构和供液机构，纺丝接收装置设于绝缘箱体的顶部，螺旋式纺丝喷头设于纺丝接收装置的正下方，水平伺服供液系统上贯通设有与螺旋式纺丝喷头的直径相适配的圆形通道，水平伺服供液系统通过圆形通道套接于螺旋式纺丝喷头上，并由往返运动驱动机构驱动沿螺旋式纺丝喷头的轴线方向往复运动，供液机构包括储液腔和溶液出口，溶液出口开口于圆形通道，溶液出口与储液腔连通，螺旋式纺丝喷头通过设于绝缘箱体外的喷头旋转装置驱动，并沿其轴线旋转，废液收集装置设于绝缘箱体底部，并位于螺旋式纺丝喷头的正下方，静电发生器高压输出端连接支螺旋式纺丝喷头，静电发生器接地端和纺丝接收装置同时接地。
8.纺丝接收装置包括两个相互平行设置的传送辊。
9.往返运动驱动机构包括步进电机、往返丝杆机构和导向杆，往返丝杆机构的丝杆
和导向杆贯穿设于水平伺服供液系的下部，且均与螺旋式纺丝喷头平行设置，水平伺服供液系统在导向杆的导向作用下，由步进电机驱动往返丝杆机构进行往返运动。
10.储液腔设于水平伺服供液系统的上部，且储液腔最低点的位置高于圆形通道最高点的位置，溶液出口设于螺旋式纺丝喷头的正上方。
11.储液腔的纵截面呈倒锥形，溶液出口处设有毛刷，毛刷的自由端与螺旋式纺丝喷头紧密接触。
12.储液腔通过软管与外接溶液储存罐连接，软管上设有蠕动泵。
13.螺旋式纺丝喷头两侧圆环和螺旋状金属丝组成，形成喷头凸起和喷头凹槽。
14.与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：可以在螺旋式纺丝喷头和纺丝接收装置之间形成均匀的电场分布，能有效形成“泰勒锥”，同时封闭式的水平伺服供液系统可以避免高分子流体暴露在空气中，溶液的粘度不会随着温度以及溶剂的挥发而急剧变化，能够始终保持适合的粘度，从而将高挥发性流体加工成高质量的纳米纤维，且可以大规模高效率地连续生产。
附图说明
15.图1是本实用新型的螺旋式喷头高压静电纺丝装置的结构示意图；
16.图2是螺旋式纺丝喷头的结构示意图。
17.其中，1、纺丝接收装置；2、水平伺服供液系统；3、螺旋式纺丝喷头；4、废液收集装置；5、喷头旋转装置；6、丝杆；7、导向杆；8、喷头凸起；9、喷头凹槽。
具体实施方式
18.现在结合附图对本实用新型作进一步详细的说明。这些附图均为简化的示意图，仅以示意方式说明本实用新型的基本结构，因此其仅显示与本实用新型有关的构成。
19.图中包括以下部件：纺丝接收装置1、水平伺服供液系统2、螺旋式纺丝喷头3、废液收集装置4、喷头旋转装置5、丝杆6、导向杆7、喷头凸起8和喷头凹槽9。
20.如图1
‑
2所示，一种螺旋式喷头高压静电纺丝装置，包括静电发生器、绝缘箱体和设于其内部的纺丝接收装置1、螺旋式纺丝喷头3、水平伺服供液系统2和废液收集装置4，水平伺服供液系统包括往返运动驱动机构和供液机构，纺丝接收装置设于绝缘箱体的顶部，螺旋式纺丝喷头设于纺丝接收装置的正下方，水平伺服供液系统上贯通设有与螺旋式纺丝喷头的直径相适配的圆形通道，水平伺服供液系统通过圆形通道套接于螺旋式纺丝喷头上，并由往返运动驱动机构驱动沿螺旋式纺丝喷头的轴线方向往复运动，供液机构包括储液腔和溶液出口，溶液出口开口于圆形通道，溶液出口与储液腔连通，螺旋式纺丝喷头通过设于绝缘箱体外的喷头旋转装置5驱动，并沿其轴线旋转，废液收集装置设于绝缘箱体底部，并位于螺旋式纺丝喷头的正下方，静电发生器高压输出端连接支螺旋式纺丝喷头，静电发生器接地端和纺丝接收装置同时接地。
21.纺丝接收装置包括两个相互平行设置的传送辊。
22.往返运动驱动机构包括步进电机、往返丝杆机构和导向杆，往返丝杆机构的丝杆6和导向杆7贯穿设于水平伺服供液系的下部，且均与螺旋式纺丝喷头平行设置，水平伺服供液系统在导向杆的导向作用下，由步进电机驱动往返丝杆机构进行往返运动。
23.储液腔设于水平伺服供液系统的上部，且储液腔最低点的位置高于圆形通道最高点的位置，溶液出口设于螺旋式纺丝喷头的正上方。
24.储液腔的纵截面呈倒锥形，溶液出口处设有毛刷，毛刷的自由端与螺旋式纺丝喷头紧密接触。
25.储液腔通过软管与外接溶液储存罐连接，软管上设有蠕动泵。
26.螺旋式纺丝喷头两侧圆环和螺旋状金属丝组成，形成喷头凸起8和喷头凹槽9。
27.本实用新型的螺旋式喷头高压静电纺丝装置工作原理如下：
28.工作时，首先是将纺丝接收装置1可靠接地，打开静电发生器的电源，在螺旋式纺丝喷头3上加上几千至几十千伏的高压，这样会在纺丝接收装置1和螺旋式纺丝喷头3之间形成高压电场，同时打开喷头旋转装置5使螺旋式纺丝喷头按照一定的速率旋转，同时打开水平伺服供液系统的往返运动驱动机构和供液机构，向水平伺服供液系统2中加入纺丝溶液，水平伺服供液系统2在水平来回移动的过程中会不断的给螺旋式纺丝喷头3表面涂抹纺丝溶液，使用过程中多余滴落的溶液用废液收集装置4收集。
29.喷头旋转装置驱动螺旋式纺丝喷头以一定的角速度水平旋转，其作用是将封闭式的水平伺服供液系统提供的纺丝溶液形成“泰勒锥”，同时可以根据纺丝溶液性质的不同调整螺旋式喷头的凸起/凹槽的比例，使得溶液可以更容易的在喷头表面形成“泰勒锥”。
30.水平伺服供液系统的主要作用是为螺旋式纺丝喷头提供纺丝溶液。可以在螺旋式纺丝喷头和纺丝接收装置之间形成均匀的电场分布，同时水平伺服供液系统可以将高挥发性流体加工成纳米纤维，可以大规模连续生产高质量纳米纤维。
31.以上述依据本实用新型的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本项实用新型技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项实用新型的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。