一种旋转圆盘针头纺丝装置

1.本实用新型涉及一种旋转圆盘针头纺丝装置，属于静电纺丝技术领域。


背景技术：

2.静电纺丝技术是目前世界上使用最普遍的生产纳米纤维的方法。近几年来,由于纳米材料研究的迅速升温,激起了人们对静电纺丝进行深入研究的浓厚兴趣。静电纺丝的原理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成纳米纤维。静电纺丝技术具有操作简便、适用范围广、生产效率相对较高等优点，且纺出的纳米纤维细，比表面积大，孔隙率高已成为研究的热点。
3.传统的静电纺丝设备纺丝效率低，限制了纳米纤维的批量生产，在这种情况下，多针静电纺丝应运而生。然而，普通多针纺丝只是增加了注射器的数目和改变了间距，虽然能实现批量制备纳米纤维，但存在缺陷：电场之间相互影响，纺丝状态不能持续；纺丝针头到接收件不同位置的距离不同，可能导致纤维膜厚度不均匀。此外，传统的多针纺丝装置是由下而上供液或横向供液，易产生气泡而造成堵塞现象；并且，传统的多针纺丝装置是每个注射器单独供液，影响持续制备纳米纤维膜。外加供液装置虽能有效供液，但需要关闭电源才能供液，在工作状态下供液存在高压风险，这样就会影响纳米纤维的产量。
4.因此，有必要发明一种新型的多针纺丝装置，以解决上述问题。


技术实现要素：

5.本实用新型的目的在于提供一种旋转圆盘针头纺丝装置，以解决上述的技术问题。
6.为达到上述目的，本实用新型提供如下技术方案：
7.一种旋转圆盘针头纺丝装置，包括：
8.固定组件，包括底座、及设置于所述底座上的支撑件；
9.供液组件，设置于所述支撑件上，包括储液器、及设置于所述储液器外侧与所述储液器连接的流量泵；
10.纺丝组件，设置于所述储液器下方，包括中心设有一个挖空的凹槽的旋转圆盘、设置于所述旋转圆盘侧面的至少两个外接针头口、及设置于所述旋转圆盘内部且用以连通所述凹槽和所述外接针头口的通道，所述旋转圆盘通过连接轴承与所述储液器转动连接，所述连接轴承插入到所述凹槽内，所述储液器内的纺丝溶液在所述流量泵的作用下从所述储液器的下端面的溶液出口处流出，依次通过所述连接轴承、所述凹槽、所述通道、及所述外接针头口；
11.接收件，设置于所述旋转圆盘外周侧且与所述旋转圆盘同圆心设置，所述接收件外形为圆环；
12.供电组件，包括设置于所述接收件外侧且用以提供所述纺丝组件和所述接收件之
间高压静电场的高压电源；
13.驱动件，连接所述接收件和所述旋转圆盘中的一个，以驱动所述旋转圆盘和所述接收件中的一个相对另一个绕所述圆心旋转。
14.进一步地，至少两个所述外接针头口等距设置于所述旋转圆盘侧面。
15.进一步地，所述外接针头口上可拆卸连接有针头，纺丝溶液通过所述针头喷出，在所述高压电源的作用下形成纳米纤维被所述接收件接收。
16.进一步地，所述外接针头口具有关闭状态和打开状态，所述外接针头口处于所述关闭状态时，所述外接针头口和所述针头之间封堵；所述外接针头口处于所述打开状态时，所述外接针头口和所述针头连通。
17.进一步地，所述针头包括多种规格，所述针头的内径范围为0.16-1.90mm。
18.进一步地，所述供电组件还包括设置于所述旋转圆盘上且与所述高压电源连接的至少两个电源夹头，所述电源夹头和所述外接针头口一一对应设置。
19.进一步地，所述旋转圆盘与所述连接轴承可拆卸连接，所述外接针头口与所述旋转圆盘可拆卸连接。
20.进一步地，所述储液器容积为50ml。
21.进一步地，所述驱动件为电机，所述驱动件驱动所述旋转圆盘绕圆心旋转。
22.进一步地，所述支撑件为“l”形金属臂，所述储液器和所述流量泵分别与所述支撑件固定连接。
23.本实用新型的有益效果在于：
24.1、本实用新型通过设置驱动件、旋转圆盘和圆环形接收件，在纺丝过程中由驱动件驱动旋转圆盘和接收件中一个相对另一个绕圆心旋转带动旋转圆盘旋转，保证了接收距离始终一致，可获得均匀的纳米纤维膜；
25.2、本实用新型中的储液器设置于旋转圆盘上方，采用由上而下供液方式，避免了传统纺丝装置由下而上供液或横向供液易产生气泡而造成堵塞现象的发生；
26.3、本实用新型通过等距设置在旋转圆盘外周的外接针头口和针头，使得纺丝方向不是同一方向，可以减少针头之间的静电干扰，进而保证射流稳定，同时，外接针头口进一步增加了不同针头之间的距离，降低了电场干扰以及射流之间的干扰；
27.4、本实用新型通过设置可源源不断地供液的大号储液器和多个外接针头口，不仅可批量生产纳米纤维还可以避免短时间多次供液，提高效率及纺丝产量。
28.上述说明仅是本实用新型技术方案的概述，为了能够更清楚了解本实用新型的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本实用新型的较佳实施例并配合附图详细说明如后。
附图说明
29.为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对实施例描述所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
30.图1为本实用新型所示的旋转圆盘针头纺丝装置示意图。
31.其中：
32.1、固定组件；11、底座；12、支撑件；2、供液组件；21、储液器；22、流量泵；23、连接轴承；3、纺丝组件；31、纺丝圆盘；32、外接针头口；4、接收件；5、供电组件；51、高压电源；52、电源夹头；53、接地电极；6、驱动件。
具体实施方式
33.下面结合附图和实施例，对本实用新型的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本实用新型，但不用来限制本实用新型的范围。
34.本实用新型一实施例所示的旋转圆盘针头纺丝装置，用于高效批量化生产厚度均匀的纳米纤维，还能避免纺丝过程中可能出现的电场干扰和由气泡造成的堵塞现象。
35.请参阅图1所示，该纺丝装置包括：固定组件1、供液组件2、纺丝组件3、接收件4、供电组件5、驱动件6。
36.其中，固定组件1包括底座11、及设置于底座11上的支撑件12。
37.供液组件2设置于支撑件12上，其包括储液器21、及设置于储液器21外侧与储液器21连接的流量泵22。可根据纺丝需求选取不同容积的储液器21，本实施例中选取容积为50ml的大号储液器21，可源源不断地为纺丝装置供液，无需在纺丝过程中多次停止纺丝进行供液操作。
38.纺丝组件3设置于储液器21下方，其包括中心设有一个挖空的凹槽的旋转圆盘31、等距设置于旋转圆盘31侧面的至少两个外接针头口32、及设置于旋转圆盘31内部且用以连通凹槽和外接针头口32的通道。储液器21内的纺丝溶液在流量泵22的作用下从储液器21的下端面的溶液出口处流出，进入储液器21下方的纺丝组件3。采用由上而下供液方式，避免了由下而上供液或横向供液易产生气泡而造成堵塞的现象的发生。
39.至少两个外接针头口32等距设置于旋转圆盘31侧面，使得纺丝方向不为同一方向，可以减少针头之间的静电干扰，进而保证射流稳定。
40.进一步地，上述至少两个外接针头口32上可拆卸连接不同直径的针头，用以获得不同直径的纳米纤维膜。同时，外接针头口32进一步增加了不同针头之间的距离，降低了电场干扰以及射流之间的干扰。
41.优选地，本实施例中，外接针头口32设置有六个，可同时保证纺丝效率和射流稳定性。在其他实施例中，外接针头口32还可以根据需要设置两个、三个、四个、五个、七个等，在此不一一列举。
42.进一步地，外接针头口32可拆卸连接在旋转圆盘31侧面，便于清洗外接针头口32，以实现纺丝多种不同材料的纳米纤维，且便于维护和更换。
43.呈上述，六个外接针头口32上可拆卸连接不同直径的针头，针头的内径范围为0.16-1.90mm，本实施例中选取的针头规格为14g 1.71mm、15g 1.50mm、16g 1.32mm、18g 0.90mm、19g 0.84mm、20g 0.62mm这六种规格中的任意一种，基本可以满足常用静电纺丝的需求。在其他实施例中，针头规格还可以根据需要选择13g 1.90mm、28g 0.19mm、30g 0.16mm等不同规格，在此不做具体限定。
44.需要说明的是，同一时间内，六个外接针头口32上的针头的直径一致，以保证制备得到的纳米纤维的均匀性。
45.进一步地，上述外接针头口32具有关闭状态和打开状态，外接针头口32处于关闭状态时，外接针头口32和针头之间封堵，纺丝溶液无法进入针头；外接针头口32处于打开状态时，外接针头口32和针头连通，纺丝溶液可通过外接针头口32进入针头，然后从针头喷出。可根据纺丝需要调节外接针头口32的状态，以调节纳米纤维的生产效率。
46.其中，外接针头口32的状态可通过控制件进行控制，或者手动调节，在此不做具体限定。关于外接针头口32的打开或关闭的结构在此不做具体限定，可为阀门或弹簧夹。
47.接收件4设置于旋转圆盘31外周侧且与旋转圆盘31同圆心设置，纺丝溶液通过针头喷出后，在电场力的作用下形成纳米纤维被接收件4接收。接收件4外形为圆环，可避免出现因接收距离不一致导致纳米纤维膜厚度不均匀的情况，提高制备的纳米纤维的质量。
48.驱动件6连接接收件4和旋转圆盘31中的一个，以驱动旋转圆盘31和接收件4中的一个相对另一个绕圆心旋转，保证了针头到接收件4不同位置的接收距离始终一致，可获得厚度均匀的纳米纤维膜。
49.本实施例中，驱动件6为电机，驱动件6驱动旋转圆盘31绕圆心旋转。电机驱动体积和质量相对较小的旋转圆盘31旋转，可在保证接收距离始终一致的同时尽可能地降低功耗，节约能源。
50.进一步地，上述纺丝组件3还包括连接轴承23，旋转圆盘31通过连接轴承23与储液器21转动连接，连接轴承23插入到凹槽内，储液器21内的纺丝溶液在流量泵22的作用下从储液器21的下端面的溶液出口处流出，依次通过连接轴承23、凹槽、通道、及外接针头口32，然后从针头喷出，在电场力的作用下形成纳米纤维被接收件4接收。连接轴承23与旋转圆盘31可拆卸连接，便于在更换纺丝溶液时对该装置进行清洗工作。
51.供电组件5包括设置于接收件4外侧且用以提供纺丝组件3和接收件4之间高压静电场的高压电源51、与接收件4连接的接地电极53、及设置于旋转圆盘31上且与高压电源51连接的至少两个电源夹头52，电源夹头52和外接针头口32一一对应设置。本实施例中，电源夹头52设置有六个。电源夹头52可加持在针头上，以提供所需的高压静电场，用以产生上述的电场力。
52.呈上述，支撑件12为“l”形金属臂，储液器21和流量泵22分别与支撑件12固定连接，呈上述，连接轴承23与旋转圆盘31转动连接，可在驱动件6驱动旋转圆盘31旋转时保证储液器21和流量泵22的稳定性。
53.本技术的具体实施方法为：根据需求选择合适规格的针头，让相应的外接针头口处于打开状态，将目标纺丝溶液注入储液器，启动高压电源、流量泵及电机；储液器内的纺丝溶液在流量泵的作用下从储液器的下端面的溶液出口处流出，依次通过连接轴承、凹槽、通道、及外接针头口，然后从针头喷出，在电场力的作用下形成纳米纤维被接收件接收；电机驱动旋转圆盘旋转，保证针头到接收件不同位置的接收距离始终一致，获得厚度均匀的纳米纤维膜。
54.综上，本实用新型通过设置驱动件、旋转圆盘和圆环形接收件，在纺丝过程中由驱动件驱动旋转圆盘和接收件中一个相对另一个绕圆心旋转带动旋转圆盘旋转，保证了接收距离始终一致，可获得均匀的纳米纤维膜；本实用新型中的储液器设置于旋转圆盘上方，采用由上而下供液方式，避免了传统纺丝装置由下而上供液或横向供液易产生由气泡造成的堵塞现象的发生；本实用新型通过等距设置在旋转圆盘外周的外接针头口和针头，使得纺
丝方向不是同一方向，可以减少针头之间的静电干扰，进而保证射流稳定，同时，外接针头口进一步增加了不同针头之间的距离，降低了电场干扰以及射流之间的干扰；本实用新型通过设置可源源不断地供液的大号储液器和多个外接针头口，不仅可批量生产纳米纤维还可以避免短时间多次供液，提高效率及纺丝产量。
55.以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
56.以上所述实施例仅表达了本实用新型的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。因此，本实用新型专利的保护范围应以所附权利要求为准。