一种螺旋线性电极静电纺丝喷头及其使用方法

本发明涉及静电纺丝，设计一种静电纺丝喷头，尤其涉及一种螺旋线性电极静电纺丝喷头及其使用方法。

背景技术：

1、静电纺丝是指当聚合物溶液或聚合物熔体的带电液体射流暴露于强外部静电场时，通过产生和延伸该射流来形成聚合物纳米纤维的过程，在外力存在的情况下，非牛顿流体的液体射流稳定性会发生显著变化，导致聚合物形成非常长的液体细丝，当聚合物溶液表面的电场克服表面张力时，就会发生静电纺丝，从而导致带电射流进一步拉长成细丝，静电纺纳米纤维由于其高空气/液体渗透性、大的表面积与体积比，在组织工程、药物输送、催化、传感器、能量转换和存储、增强和环境保护等领域显示出巨大的应用潜力；纤维直径可调，且易于功能化。

2、人们在静电纺纳米纤维的制造上花费了相当大的努力，但仍然需要高效、低成本的技术来生产质量有保证的纳米纤维。传统的单针静电纺丝装置通常使用金属空心毛细管作为喷丝头，由于纺丝过程中一次仅激发一股射流，纺丝过程还会堵塞金属空心毛细管，因此产能有限；多针静电纺丝是提高纳米纤维产量的主要方法之一，在纺丝过程中，多个单针根据特定的排列进行组装，以增加喷嘴的数量，然而，与多针静电纺丝相关的固有问题包括电场的相互干扰和针与聚合物溶液的堵塞，这最终使其无法在工业上大规模实施，因此，现在将纺丝溶液通过特殊装置涂覆到螺旋丝电极上，螺旋丝电极上通有高压，纺丝溶液从丝状电极上被拉伸成射流细丝形成纤维。

3、如中国专利cn107475786b公开了一种双向螺旋静电纺丝装置，此装置将纺丝溶液通过特殊装置涂覆到螺旋丝电极上，螺旋丝电极上通有高压，纺丝溶液从丝状电极上被拉伸成射流细丝形成纤维，其储液滑块虽然能将溶液涂覆到线性电极上，但溶液涂覆量的多少，以及溶液自身的重力，使得溶液涂覆的均匀性无法保证，导致所纺制的纳米纤维直径均一性很差，很难满足实际需求。因此，为了解决溶液涂覆不均匀的问题，设计一种螺旋线性电极静电纺丝喷头及其使用方法。

技术实现思路

1、本发明克服了现有技术的不足，提供一种螺旋线性电极静电纺丝喷头及其使用方法。

2、为达到上述目的，本发明采用的技术方案为：一种螺旋线性电极静电纺丝喷头，包括：绝缘外壳和绝缘盖子，以及固定在所述绝缘外壳内腔的金属块；

3、所述金属块的内部开设有储液腔，所述储液腔的两侧对称开设有刮液孔，所述刮液孔远离所述储液腔的一侧开设有供螺旋丝杆穿透的走丝孔，并与所述刮液孔连通；

4、所述金属块的底部开设有储液腔连通的进液通道，以及与所述走丝孔连通的排液通道，所述排液通道对称开设在进液通道的两侧；

5、还包括对所述储液腔增压的增压组件。

6、本发明一个较佳实施例中，所述进液通道和所述排液通道位置分别螺纹连接有进液管和排液管。

7、本发明一个较佳实施例中，所述走丝孔贯穿所述金属块的两端，并延伸至所述绝缘外壳外侧，且所述走丝孔和所述刮液孔的轴线相同。

8、本发明一个较佳实施例中，所述刮液孔为渐缩式设置，所述刮液孔的收缩壁面与其中心轴线的角度为10°～25°。

9、本发明一个较佳实施例中，所述走丝孔的直径大于所述刮液孔的最大直径，所述刮液孔的孔径自远离所述储液腔的一侧向着所述储液腔方向逐步呈增大趋势。

10、本发明一个较佳实施例中，所述增压组件为空气加压器设置，其出气管位置与所述进液管连通。

11、本发明一个较佳实施例中，所述储液腔的上方配有与其相配合的金属盖，并通过螺栓与所述金属块固定连接，所述金属盖的底面突出设有棱边，并与所述储液腔密封配合。

12、本发明一个较佳实施例中，所述绝缘外壳和绝缘盖子均为聚四氟乙烯材质制成，所述金属块和金属盖子采用不锈钢材质制成。

13、一种螺旋线性电极静电纺丝喷头的使用方法，使用权利要求任一项的一种螺旋线性电极静电纺丝喷头，包括以下步骤：

14、s1、将静电纺丝喷头组装，通过走丝孔穿套在螺旋丝杆上，保持走丝孔的轴线与螺旋丝杆的轴线处于同一位置；

15、s2、以三通接头接通进液管，将静电纺丝溶液通过三通接头输入到储液腔内，以及将空气加压器的出气管位置接通三通接头；

16、s3、控制空气加压器对储液腔内进行增压，使储液腔的腔体内外出现气压差，同时，通过驱动装置驱动静电纺丝喷头在螺旋丝杆位置左右移动，螺旋丝杆从储液腔两端的刮液孔和走丝孔穿过，静电纺丝溶液在储液腔内均匀涂覆在螺旋丝上，静电纺丝喷头移动的同时，刮液孔口径逐渐缩小，产生一个相对负压区域，负压区域会产生吸力，协同储液腔的高压，将螺旋丝杆表面多余的溶液刮掉流入进液管两侧的排液管。

17、本发明一个较佳实施例中，在所述s2中，三通接头每个管道位置皆安装有单向阀。

18、本发明解决了背景技术中存在的缺陷，本发明具备以下有益效果：

19、(1)本发明提供了一种螺旋线性电极静电纺丝喷头及其使用方法，利用渐缩式刮液孔和增压组件之间的配合，通过渐缩式刮液孔，形成“液体吸管效应”，使得在刮液过程中，刮液孔口径会相对持续缩小，产生一个相对负压区域，负压区域会产生吸力，能够高效的对螺旋丝杆表面残留的静电纺丝溶液刮去，保证了螺旋丝杆表面静电纺丝溶液的涂覆均匀，有助于提高后续静电纺丝过程的稳定性和一致性，同时，配合增压组件，提高负压区域的压力差，与渐缩式刮液孔产生协同效应，进而增强吸力，有效地清除多余的溶液，进一步提高了螺旋丝杆的涂液均匀性。

20、(2)本发明提供了一种螺旋线性电极静电纺丝喷头及其使用方法，利用增压组件，使得储液腔内的气压增加，静电纺丝溶液会受到更大的推动力，使其在储液腔内更均匀地流动，减小了流动阻力，有助于静电纺丝溶液更均匀地覆盖螺旋丝杆表面，确保涂覆的稳定性和一致性。

21、(3)本发明提供了一种螺旋线性电极静电纺丝喷头及其使用方法，利用增压组件，使得储液腔内的气压增加，使静电纺丝溶液中的分子间相互作用力增强，提高静电纺丝溶液的表面张力，使得溶液形成均匀涂层的趋势越强，从而提高了静电纺丝溶液涂覆的均匀性。

22、(4)本发明提供了一种螺旋线性电极静电纺丝喷头及其使用方法，利用增压组件，使得渐缩式刮液孔对螺旋丝杆上的静电纺丝溶液刮去过程中，减小静电纺丝溶液在通过渐缩式贯穿孔时的流动阻力，有助于溶液更顺畅地通过螺旋丝杆和刮液孔之间形成的孔洞，减少因阻力导致的涂覆不均的可能性，进一步提高了静电纺丝溶液涂覆的均匀性。

23、(5)本发明通过设置金属盖，以及金属盖底面突出的棱边，保证了储液腔内静电纺丝溶液的密封性，有效的避免造成漏液的情况发生，减少溶液与空气的接触，保证了静电纺丝溶液的纯净。

技术特征：

1.一种螺旋线性电极静电纺丝喷头，包括：绝缘外壳和绝缘盖子，以及固定在所述绝缘外壳内腔的金属块，其特征在于，

2.根据权利要求1所述的一种螺旋线性电极静电纺丝喷头，其特征在于：所述进液通道和所述排液通道位置分别螺纹连接有进液管和排液管。

3.根据权利要求1所述的一种螺旋线性电极静电纺丝喷头，其特征在于：所述走丝孔贯穿所述金属块的两端，并延伸至所述绝缘外壳外侧，且所述走丝孔和所述刮液孔的轴线相同。

4.根据权利要求1所述的一种螺旋线性电极静电纺丝喷头，其特征在于：所述刮液孔为渐缩式设置，所述刮液孔的收缩壁面与其中心轴线的角度为10°～25°。

5.根据权利要求1所述的一种螺旋线性电极静电纺丝喷头，其特征在于：所述走丝孔的直径大于所述刮液孔的最大直径，所述刮液孔的孔径自远离所述储液腔的一侧向着所述储液腔方向逐步呈增大趋势。

6.根据权利要求1所述的一种螺旋线性电极静电纺丝喷头，其特征在于：所述增压组件为空气加压器设置，其出气管位置与所述进液管连通。

7.根据权利要求1所述的一种螺旋线性电极静电纺丝喷头，其特征在于：所述储液腔的上方配有与其相配合的金属盖，并通过螺栓与所述金属块固定连接，所述金属盖的底面突出设有棱边，并与所述储液腔密封配合。

8.根据权利要求7所述的一种螺旋线性电极静电纺丝喷头，其特征在于：所述绝缘外壳和绝缘盖子均为聚四氟乙烯材质制成，所述金属块和金属盖子采用不锈钢材质制成。

9.一种螺旋线性电极静电纺丝喷头的使用方法，使用权利要求1-8任一项的一种螺旋线性电极静电纺丝喷头，其特征在于，包括以下步骤：

10.根据权利要求9所述的一种螺旋线性电极静电纺丝喷头的使用方法，其特征在于：在所述s2中，三通接头每个管道位置皆安装有单向阀。

技术总结本发明公开了一种螺旋线性电极静电纺丝喷头及其使用方法，包括：绝缘外壳和绝缘盖子，以及固定在绝缘外壳内腔的金属块；金属块的内部开设有储液腔，储液腔的两侧对称开设刮液孔，刮液孔远离储液腔的一侧开设有供螺旋丝杆穿透的走丝孔，并与刮液孔连通；金属块的底部开设有储液腔连通的进液通道，以及与走丝孔连通的排液通道；还包括对储液腔增压的增压组件；本发明利用渐缩式刮液孔和增压组件之间的配合，能够高效的对螺旋丝杆表面残留的静电纺丝溶液刮去，保证了螺旋丝杆表面静电纺丝溶液的涂覆均匀，配合增压组件，提高负压区域的压力差，与渐缩式刮液孔产生协同效应，进而增强吸力，有效地清除多余的溶液，进一步提高了螺旋丝杆的涂液均匀性。技术研发人员：何建新,邵伟力,李想,孙晓艳,韩鹏举,郭皓,赵旭受保护的技术使用者：中原工学院技术研发日：技术公布日：2024/4/24