專利名稱:一種分體式復(fù)合靜電紡絲裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域:
本實用新型涉及一種制備微/納米復(fù)合纖維的靜電紡絲裝置,特別是涉及一種分體式復(fù)合靜電紡絲裝置,具體地說是一種可適應(yīng)各種復(fù)合靜電紡絲的裝置。
背景技術(shù):
普通的靜電紡絲是將聚合物溶液注入到毛細管中,并在聚合物中加入高壓,使其與接地的接收屏之間形成高壓電場。當電場力的大小等于液體或熔體的表面張力時,帶電液滴在毛細管末端處于平衡。隨著電場力的增大,液滴被拉長成絲狀,由于電荷間作用的不穩(wěn)定,在下落過程中,絲條呈圓錐運動狀態(tài),并以無紡布的形式收集在纖維接收裝置上。但是普通的靜電紡絲方法一般只能夠制備出具有單種材料的纖維,而很難制備出具有一種材料包裹有其他材料的復(fù)合纖維,也很難制備出具有中空結(jié)構(gòu)的微/納米纖維管。近些年來,一種新的靜電紡絲方法——復(fù)合靜電紡絲,因其能夠制備出多組分或者中空纖維而受到廣泛的關(guān)注。幾種材料包裹在一種材料或者具有皮芯結(jié)構(gòu)的復(fù)合纖維,因其具有多種組分,在多功能纖維、藥物釋放、微/納米導(dǎo)線、阻燃、抗菌、抗靜電、防紫外線、抗電磁屏蔽等方面有著巨大的應(yīng)用前景。而且,利用復(fù)合紡絲制備出的微/納米纖維管中的孔徑更小,在過濾消毒、化學(xué)催化、物質(zhì)(氫)儲存等功能方面有其不可替代的作用;利用復(fù)合靜電紡絲技術(shù)制備碳納米管也日益受到重視。最近幾年有關(guān)同軸或復(fù)合靜電紡絲裝置的專利相繼發(fā)表,例如ZL200320122276. 4涉及了同軸靜電紡絲裝置,200710062722. X中提到了多流體復(fù)合靜電紡絲裝置。但是這些專利涉及的裝置中,一般情況下,一套裝置中內(nèi)噴絲針頭的數(shù)目就固定不變,若要改變內(nèi)噴絲針頭數(shù)目或者內(nèi)噴絲針頭之間的距離及其分布的話,須更換整個裝置,加工比較困難,且加工成本較高,裝置無法進行拆分給清洗帶來不便, 維護比較困難。
發(fā)明內(nèi)容本實用新型的目的是提供一種制備微/納米復(fù)合纖維的靜電紡絲裝置,特別是涉及一種分體式復(fù)合靜電紡絲裝置,具體地說是一種可適應(yīng)各種復(fù)合靜電紡絲的裝置。本實用新型解決了現(xiàn)有技術(shù)無法適應(yīng)多品種多規(guī)格的復(fù)合靜電紡和裝置更換繁瑣的問題,彌補了現(xiàn)有技術(shù)維護困難的不足。本實用新型的靜電紡絲裝置為芯體-外殼分體式設(shè)計的裝置,一方面能夠有效滿足在任意調(diào)節(jié)內(nèi)噴絲針頭伸出外噴絲頭的距離時使內(nèi)噴絲針頭之間的距離保持恒定,另一方面該裝置容易加工,裝置的拆分、清洗、更換及維護非常簡便。本實用新型的一種分體式復(fù)合靜電紡絲裝置,由密封蓋、芯體、外殼、外噴絲頭、內(nèi)噴絲針頭和固定密封墊組成,外殼呈筒狀,外殼的一端安裝一外噴絲頭,外殼的另一端聯(lián)接一密封蓋,芯體安裝在外殼中,芯體與外殼安裝外噴絲頭端之間襯有固定密封墊,芯體上有至少一個內(nèi)噴絲針頭安裝孔,內(nèi)噴絲針頭安裝在芯體的內(nèi)噴絲針頭安裝孔中。作為優(yōu)選的技術(shù)方案其中,如上所述的一種分體式復(fù)合靜電紡絲裝置,所述的芯體的中心軸線與外殼的中心軸線在同一直線上;所述的芯體的中心軸線與外噴絲頭的中心軸線在同一直線上; 也即所述的芯體、外殼與外噴絲頭的中心軸線均在同一直線上。芯體、外殼、密封蓋材質(zhì)可以為塑料、無機非金屬或者是不銹鋼等其他金屬,內(nèi)噴絲針頭和外噴絲頭為不銹鋼或者其他導(dǎo)電材質(zhì)。外殼外徑12-30mm,高度15-40mm,外殼管厚4-8mm。內(nèi)噴絲針頭的孔徑為 0. 3-1. 6mm,噴絲頭孔徑為 1. 0-3. 0mm。如上所述的一種分體式復(fù)合靜電紡絲裝置,所述的外殼呈圓筒形,芯體呈圓柱形。 芯體外徑小于外殼內(nèi)徑,芯體的高度約高出外殼的深度0. l-10mm。如上所述的一種分體式復(fù)合靜電紡絲裝置,所述的芯體與外殼有防轉(zhuǎn)限位結(jié)構(gòu)。 防止在固定芯體時芯體、固定密封墊、外殼三者發(fā)生錯動而改變內(nèi)噴絲針頭的分布或者是損壞內(nèi)噴絲針頭和固定密封墊。如上所述的一種分體式復(fù)合靜電紡絲裝置,所述的防轉(zhuǎn)限位結(jié)構(gòu)為芯體外表面有凸出塊,外殼對應(yīng)位置有凹陷的卡口,裝配后芯體的凸出塊卡在外殼的卡口中。凸出塊能夠與卡口緊密結(jié)合而不會發(fā)生錯動。如上所述的一種分體式復(fù)合靜電紡絲裝置,所述的芯體上有至少一個內(nèi)噴絲針頭安裝孔是指芯體上有1 4個內(nèi)噴絲針頭安裝孔內(nèi)噴絲針頭安裝孔,內(nèi)徑與內(nèi)噴絲針頭外徑相當。單孔芯體,孔可以在芯體的正中間,制備出同軸纖維,也可以偏離正中心,形成偏芯纖維,甚至是使內(nèi)噴絲頭外壁與外噴絲頭內(nèi)壁相切,形成內(nèi)噴絲液并未完全包覆于外噴絲液中類似并列結(jié)構(gòu)的纖維??自谛倔w中的位置可以根據(jù)實際需要而改變。如上所述的一種分體式復(fù)合靜電紡絲裝置,所述的內(nèi)噴絲針頭安裝孔數(shù)量大于兩個時,其分布為正多邊形排列。當然,內(nèi)噴絲針頭的分布不一定是規(guī)則的正三角形或者是正方形,根據(jù)所要制備的纖維的需要,各種不規(guī)則布置都是可能的。如上所述的一種分體式復(fù)合靜電紡絲裝置,所述的內(nèi)噴絲針頭安裝孔數(shù)量大于一個時,安裝在芯體后,部分或者全部內(nèi)噴絲針頭外壁可以與外噴絲頭內(nèi)壁形成內(nèi)切結(jié)構(gòu),制備內(nèi)噴絲液并未完全包覆于外噴絲液中類似并列結(jié)構(gòu)的纖維。如上所述的一種分體式復(fù)合靜電紡絲裝置,所述的內(nèi)噴絲針頭安裝孔數(shù)量大于一個時,部分或全部的內(nèi)噴絲針頭與外噴絲頭內(nèi)壁可保持一段距離,制備一種纖維包覆有一種或者多種組分的包覆纖維。如上所述的一種分體式復(fù)合靜電紡絲裝置,所述的固定密封墊為圓形,密封墊上具有與芯體內(nèi)噴絲針頭安裝孔相對應(yīng)分布的孔洞,孔洞大小與內(nèi)噴絲針頭外徑相當。固定密封墊的外徑小于外殼內(nèi)徑Imm左右,材質(zhì)為塑料,如四氟乙烯等,厚度在0. 5-1. 5mm。如上所述的一種分體式復(fù)合靜電紡絲裝置,所述的外殼的另一端聯(lián)接一密封蓋, 之間采用螺紋聯(lián)接方式。本實用新型包括密封蓋、芯體、外殼、外噴絲針頭、內(nèi)噴絲針頭、固定密封墊等部件。其中,芯體的中心軸與外噴絲頭的軸心在同一直線上。內(nèi)噴絲針頭通過芯體來控制內(nèi)噴絲針頭的數(shù)目、內(nèi)外徑及其分布等;內(nèi)噴絲針頭間平行排列,選用一定的芯體和外噴絲頭后,內(nèi)噴絲針頭間的距離、內(nèi)噴絲針頭與外噴絲頭間的距離也就固定,內(nèi)噴絲針頭伸出外噴絲頭的距離可以分別調(diào)節(jié)而相互不受影響;芯體的外表面上端有兩個凸出部分,該凸出部分能夠恰恰嵌入外殼部分的凹槽內(nèi)。此設(shè)計可以保證在旋緊密封蓋時候,不會導(dǎo)致芯體與固定密封墊間的相互錯動而對內(nèi)針頭的分布造成影響;外噴絲頭的內(nèi)外徑可以根據(jù)具體情組件的過程中,先將內(nèi)噴絲針頭從芯體穿出,并經(jīng)過與配套的固定密封墊,然后將以上部件放置于外殼中,旋上密封蓋,此時不應(yīng)使密封蓋旋得太緊。安裝上外噴絲頭后,調(diào)節(jié)內(nèi)噴絲針頭伸出外噴絲頭的距離后再旋緊密封蓋。選用一種或者多種內(nèi)液并選取合適的外液,同種內(nèi)液可由一個注射泵來推進,不同內(nèi)液則可選用不同注射泵推進。將復(fù)合靜電紡絲噴絲頭的外噴絲頭的下端連接在高壓產(chǎn)生裝置上,調(diào)節(jié)內(nèi)噴絲針頭伸出外噴絲頭的距離及內(nèi)、外液的推進速度,使復(fù)合泰勒錐中的內(nèi)紡絲液在達到噴絲點時不相互接觸或混合為宜。調(diào)節(jié)電壓,使液滴在高壓電場作用下克服表面張力而形成射流,經(jīng)固化后形成纖維,接收在噴絲頭下方接地的收集裝置上。得到的復(fù)合靜電紡絲纖維,溶解或者高溫處理去除內(nèi)部纖維后可以得到微/納米管,也可以得到具有管狀的復(fù)合微/納米纖維。本實用新型的一種分體式復(fù)合靜電紡絲裝置為芯體-外殼分體式設(shè)計的裝置,一方面能夠有效滿足在任意調(diào)節(jié)內(nèi)噴絲針頭伸出外噴絲頭的距離時使內(nèi)噴絲針頭之間的距離保持恒定,另一方面該裝置容易加工,裝置的拆分、清洗、更換及維護非常簡便。1、將整個裝置分成了外殼和芯體兩大部分,裝置的拆分、清洗、組裝都很容易操
作。 2、只要改變芯體就可以改變內(nèi)噴絲針頭的數(shù)目,更換非常方便。3、芯體上留有一定間隔的孔洞,孔洞與內(nèi)噴絲針頭的外徑相當,能夠很好的保證內(nèi)噴絲針頭之間的距離恒定不變,且外噴絲頭與內(nèi)噴絲針頭之間的距離能夠保持恒定不變。芯體也起到了固定內(nèi)噴絲針頭之間距離恒定的作用,所以芯體上的孔與內(nèi)噴絲針頭之間不能有太大空隙,否則在做其他調(diào)節(jié)時,內(nèi)噴絲針頭會發(fā)生松動而導(dǎo)致內(nèi)噴絲針頭之間的距離發(fā)生變化。4、通過改變芯體的類型來改變內(nèi)噴絲針頭之間的距離及其分布,其分布可以是規(guī)則的幾何形狀也可以是不規(guī)則形狀??梢灾苽漕愃撇⒘行屠w維或者是包覆型纖維。5、內(nèi)噴絲針頭的孔徑可以相同也可以不同,這根據(jù)具體要求而改變。6、可以通過更換外噴絲頭來改變外噴絲頭的孔徑,這樣可以根據(jù)不同的外噴絲液的粘度、表面張力等特征選擇更換合適的外噴絲頭。復(fù)合靜電紡絲跟紡絲液的粘度、表面張力、導(dǎo)電率等有很大關(guān)系,如果選擇的紡絲液粘度很大,那么肯定要選擇外噴絲頭孔徑相對大一點的,否則紡絲液流不出來或者推動力要非常大。如果粘度很小或者表面張力很小,則要選擇孔徑小一點的外噴絲頭。本實用新型的一種分體式復(fù)合靜電紡絲裝置可以方便地制備出單芯或者多芯結(jié)構(gòu)的復(fù)合纖維。且此噴絲頭拆卸簡便,容易清洗,可用在微納米復(fù)合纖維的批量生產(chǎn)裝置上。有益效果本實用新型的優(yōu)點是1、該復(fù)合靜電紡絲噴絲頭裝置可以通過改變紡絲針頭內(nèi)部的芯體而改變內(nèi)噴絲針頭的數(shù)目、尺寸、分布等參數(shù),品種更換方便,適宜于多種規(guī)格靜電紡絲纖維的制備;2、此靜電紡絲裝置具有加工方便,易于安裝和拆卸。
圖1是本實用新型的結(jié)構(gòu)示意圖
5[0029]圖2是本實用新型的外殼剖面示意圖圖3是本實用新型的芯體剖面示意圖圖4是單孔芯體的俯視示意圖圖5是雙孔芯體的俯視示意圖圖6是三孔芯體的俯視示意圖圖7是本實用新型的外噴絲針頭剖面示意圖其中1是密封蓋2是外噴絲頭3是內(nèi)噴絲針頭4是芯體5是外殼6是固定密封墊
具體實施方式
下面結(jié)合具體實施方式
,進一步闡述本實用新型。應(yīng)理解,這些實施例僅用于說明本實用新型而不用于限制本實用新型的范圍。此外應(yīng)理解,在閱讀了本實用新型講授的內(nèi)容之后,本領(lǐng)域技術(shù)人員可以對本實用新型作各種改動或修改,這些等價形式同樣落于本申請所附權(quán)利要求書所限定的范圍。本實用新型的一種分體式復(fù)合靜電紡絲裝置,如圖1所示,由密封蓋1、芯體4、外殼5、外噴絲頭2、內(nèi)噴絲針頭3和固定密封墊6組成,外殼5呈筒狀,外殼5的一端安裝一外噴絲頭,外殼5的另一端聯(lián)接一密封蓋1,芯體4安裝在外殼5中,芯體4與外殼5的安裝外噴絲頭端之間襯有固定密封墊6,芯體4上有至少一個內(nèi)噴絲針頭安裝孔,內(nèi)噴絲針頭3 安裝在芯體4的內(nèi)噴絲針頭安裝孔中。其中,如上所述的一種分體式復(fù)合靜電紡絲裝置,所述的芯體的中心軸線與外噴絲頭的中心軸線在同一直線上。如上所述的一種分體式復(fù)合靜電紡絲裝置,所述的外殼5呈圓筒形(如圖2所示),芯體4呈圓柱形(如圖3所示)。如上所述的一種分體式復(fù)合靜電紡絲裝置,所述的芯體4與外殼5有防轉(zhuǎn)限位結(jié)構(gòu)。如上所述的一種分體式復(fù)合靜電紡絲裝置,所述的防轉(zhuǎn)限位結(jié)構(gòu)為芯體4外表面有凸出塊,外殼5對應(yīng)位置有凹陷的卡口,裝配后芯體4的凸出塊卡在外殼5的卡口中。如上所述的一種分體式復(fù)合靜電紡絲裝置,所述的芯體4上有至少一個內(nèi)噴絲針頭安裝孔是指芯體4上有1 4個內(nèi)噴絲針頭安裝孔。單孔芯體,孔可以再芯體的正中間 (如圖4所示),也可以在偏離正中心(偏芯結(jié)構(gòu)),甚至是使內(nèi)噴絲針頭3的外壁與外噴絲頭2的內(nèi)壁形成內(nèi)切結(jié)構(gòu)。如上所述的一種分體式復(fù)合靜電紡絲裝置,所述的內(nèi)噴絲針頭安裝孔數(shù)量大于兩個時,其分布為正多邊形排列。內(nèi)噴絲針頭3的分布不一定是規(guī)則的正三角形或者是正方形。圖6是三孔芯體的俯視示意圖,芯體4上有三個正三角形分布的內(nèi)噴絲針頭安裝孔,用于安裝內(nèi)噴絲針頭3。如上所述的一種分體式復(fù)合靜電紡絲裝置,所述的內(nèi)噴絲針頭安裝孔數(shù)量大于一個時,內(nèi)噴絲頭3安裝在芯體后,部分或者全部內(nèi)噴絲針頭3的外壁可以與外噴絲頭2的內(nèi)壁形成內(nèi)切結(jié)構(gòu),用來制備內(nèi)噴絲液并未完全包覆于外噴絲液中類似并列結(jié)構(gòu)的纖維。如上所述的一種分體式復(fù)合靜電紡絲裝置,所述的內(nèi)噴絲針頭安裝孔數(shù)量大于一個時,內(nèi)噴絲針頭3與外噴絲頭2保持一段距離,制備一種纖維包覆有一種或者多種組分的包覆纖維。如上所述的一種分體式復(fù)合靜電紡絲裝置,所述的外殼5的另一端聯(lián)接一密封蓋 1的聯(lián)接采用螺紋聯(lián)接方式。圖5是雙孔芯體的俯視示意圖。圖7是本實用新型的外噴絲針頭剖面示意圖。在外噴絲頭的側(cè)面設(shè)計有用來輸入外噴絲液的輸液管。外噴絲頭2的上方部分具有跟外殼5配套的外螺紋。本專利中涉及到的外噴絲頭孔徑均指外噴絲頭2下方部分的孔徑。
權(quán)利要求1.一種分體式復(fù)合靜電紡絲裝置,其特征是由密封蓋、芯體、外殼、外噴絲頭、內(nèi)噴絲針頭和固定密封墊組成,外殼呈筒狀,外殼的一端安裝一外噴絲頭,外殼的另一端聯(lián)接一密封蓋,芯體安裝在外殼中,芯體與外殼安裝外噴絲頭端之間襯有固定密封墊,芯體上有至少一個內(nèi)噴絲針頭安裝孔,內(nèi)噴絲針頭安裝在芯體的內(nèi)噴絲針頭安裝孔中。
2.如權(quán)利要求1所述的一種分體式復(fù)合靜電紡絲裝置,其特征在于,所述的芯體的中心軸線與外殼的中心軸線在同一直線上;所述的芯體的中心軸線與外噴絲頭的中心軸線在同一直線上。
3.如權(quán)利要求1所述的一種分體式復(fù)合靜電紡絲裝置,其特征在于,所述的外殼呈圓筒形,芯體呈圓柱形。
4.如權(quán)利要求1或3所述的一種分體式復(fù)合靜電紡絲裝置,其特征在于,所述的芯體與外殼有防轉(zhuǎn)限位結(jié)構(gòu)。
5.如權(quán)利要求4所述的一種分體式復(fù)合靜電紡絲裝置,其特征在于,所述的防轉(zhuǎn)限位結(jié)構(gòu)為芯體外表面有凸出塊,外殼對應(yīng)位置有凹陷的卡口,裝配后芯體的凸出塊卡在外殼的卡口中。
6.如權(quán)利要求1所述的一種分體式復(fù)合靜電紡絲裝置,其特征在于,所述的芯體上有至少一個內(nèi)噴絲針頭安裝孔是指芯體上有1 4個內(nèi)噴絲針頭安裝孔。
7.如權(quán)利要求1或6所述的一種分體式復(fù)合靜電紡絲裝置,其特征在于,所述的內(nèi)噴絲針頭安裝孔數(shù)量大于兩個時,其分布為正多邊形排列。
8.如權(quán)利要求1或6所述的一種分體式復(fù)合靜電紡絲裝置,其特征在于,所述的內(nèi)噴絲針頭安裝孔數(shù)量大于一個時,部分或者全部內(nèi)噴絲針頭外壁與外噴絲頭內(nèi)壁相切。
9.如權(quán)利要求1所述的一種分體式復(fù)合靜電紡絲裝置,其特征在于,所述的外殼的另一端采用螺紋聯(lián)接方式聯(lián)接一密封蓋。
專利摘要本實用新型的目的是提供一種制備微/納米復(fù)合纖維的靜電紡絲裝置,特別是涉及一種分體式復(fù)合靜電紡絲裝置,具體地說是一種可適應(yīng)各種復(fù)合靜電紡絲的裝置。一種分體式復(fù)合靜電紡絲裝置,由密封蓋、芯體、外殼、外噴絲頭、內(nèi)噴絲針頭和固定密封墊組成,外殼呈筒狀,外殼的一端安裝一外噴絲頭,外殼的另一端聯(lián)接一密封蓋,芯體安裝在外殼中,芯體與外殼安裝外噴絲頭端之間襯有固定密封墊,芯體上有至少一個內(nèi)噴絲針頭安裝孔,內(nèi)噴絲針頭安裝在芯體的內(nèi)噴絲針頭安裝孔中。本實用新型解決了現(xiàn)有技術(shù)無法適應(yīng)多品種多規(guī)格的復(fù)合靜電紡和裝置更換繁瑣的問題,彌補了現(xiàn)有技術(shù)維護困難的不足。
文檔編號D01D4/00GK202000035SQ201120017799
公開日2011年10月5日 申請日期2011年1月20日 優(yōu)先權(quán)日2011年1月20日
發(fā)明者倪建華, 卞儉儉, 徐速, 朱衛(wèi)彪, 李青凱, 王依民, 王燕萍 申請人:東華大學(xué)