本發(fā)明涉及靜電紡絲技術(shù)領(lǐng)域，更進(jìn)一步涉及一種陣列式靜電紡絲噴射裝置。

背景技術(shù)：

靜電紡絲是高分子流體靜電霧化的特殊形式，靜電紡絲采用的是較高粘度的非牛頓流體，在高壓靜電發(fā)生器的作用下，噴絲裝置與接收裝置之間形成高壓靜電場，聚合物溶液在噴嘴處形成液滴并被充電，帶電液滴在電場力作用下在taylor錐頂被加速，當(dāng)電場力足夠大時(shí)，帶電液滴克服表面張力形成帶電射流，可以運(yùn)行相當(dāng)長的距離，帶電射流在靜電紡絲空間運(yùn)行時(shí)，伴隨溶劑揮發(fā)、彎曲和拉伸，最終被接收裝置收集，固化形成纖維材料。

隨著納米技術(shù)的發(fā)展，靜電紡絲作為一種簡便有效的可生產(chǎn)納米纖維的新型加工技術(shù)，將在生物醫(yī)用材料、過濾及防護(hù)、催化、能源、光電、食品工程、化妝品等領(lǐng)域發(fā)揮巨大作用。

工業(yè)生產(chǎn)過程中，需要設(shè)置多根針式噴嘴同時(shí)噴射多條紡絲，以滿足大批量生產(chǎn)的要求。目前用于工業(yè)化生產(chǎn)的靜電紡絲裝置通常并排設(shè)置多組噴頭，各噴頭之間相互平行，但各噴頭之間形成的電場之間發(fā)生相互干擾，電場線并非沿噴頭的長度方向分布，因此噴頭所噴出的紡絲就會(huì)受到其他方向的分力，影響最終成品的質(zhì)量。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明提供一種陣列式靜電紡絲噴射裝置，使電場的分布更加均勻，提升紡絲成品的質(zhì)量，具體方案如下：

一種陣列式靜電紡絲噴射裝置，包括供液底座和針式噴嘴，所述供液底座為截面呈梯形的四棱柱，所述針式噴嘴可拆卸地設(shè)置在所述供液底座梯形截面中頂邊和兩腰所在的平面上，所述針式噴嘴垂直于各自所在的表面；所述針式噴嘴中六個(gè)為一組，其在水平面上投影的連線構(gòu)成六邊形，所述供液底座的三個(gè)面中、每個(gè)面上設(shè)置兩個(gè)所述針式噴嘴；所述針式噴嘴連通于所述供液底座的溶液腔，在電場力的引導(dǎo)下從所述針式噴嘴中噴出；所述供液底座上呈線性陣列分布多個(gè)組成六邊形的所述針式噴嘴。

可選地，所述針式噴嘴的外表呈圓錐狀，從與所述供液底座連接的一端向另一端漸縮設(shè)置，所述針式噴嘴通過螺紋與所述供液底座連接固定。

可選地，所述供液底座的截面為等腰梯形，梯形底角的角度為20～25度。

可選地，六個(gè)所述針式噴嘴與所述供液底座連接點(diǎn)的連線為正六邊形。

可選地，相鄰的兩個(gè)正六邊形的頂點(diǎn)相對。

可選地，相鄰的兩個(gè)正六邊形頂點(diǎn)之間的間距與正六邊形的邊長相等。

可選地，所述針式噴嘴的直徑為0.5～1.5mm，長度為10～20mm，每個(gè)所述針式噴嘴的尺寸相同；所述針式噴嘴的連線構(gòu)成的正六邊形邊長為15～25mm；所述基座梯形截面的高為6～7mm。

可選地，所述供液底座的上表面距離收集裝置的間距為150～175mm。

可選地，所述供液底座、所述針式噴嘴和所述收集裝置均由銅制成，所述針式噴嘴處施加的電壓為20kv。

本發(fā)明提供了一種陣列式靜電紡絲噴射裝置，包括供液底座和針式噴嘴，供液底座為截面呈梯形的四棱柱，針式噴嘴可拆卸地設(shè)置在供液底座中的三個(gè)外表面上，若發(fā)生堵塞或損壞可及時(shí)更換，分別為梯形截面中頂邊和兩腰所在的平面；針式噴嘴中六個(gè)為一組，六個(gè)針式噴嘴在水平面上投影的連線可構(gòu)成六邊形，供液底座的三個(gè)面中、每個(gè)面上設(shè)置兩個(gè)針式噴嘴；針式噴嘴連通于供液底座的溶液腔，針式噴嘴施加電壓后，溶液在電場力的引導(dǎo)下從針式噴嘴中噴出；供液底座上呈線性陣列分布多個(gè)組成六邊形的針式噴嘴。

本發(fā)明中每六個(gè)針式噴嘴的連線構(gòu)成一個(gè)六邊形，相對于傳統(tǒng)的相互平行設(shè)置的噴嘴結(jié)構(gòu)，在施加電壓后，各針式噴嘴所形成的電場發(fā)生相互影響，由于針式噴嘴之間不相互平行，呈一定的夾角，在一定程度上可以抵消電場力在各針式噴嘴垂直方向上的分量，使電場力的合力沿各針式噴嘴的延伸方向，電場的分布更為均勻，可以使紡絲在電場力的引導(dǎo)向沿長度方向運(yùn)動(dòng)，提高紡絲的質(zhì)量。

附圖說明

為了更清楚地說明本發(fā)明實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實(shí)施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。

圖1為本發(fā)明陣列式靜電紡絲噴射裝置的正視圖；

圖2為本發(fā)明陣列式靜電紡絲噴射裝置的側(cè)視圖；

圖3為本發(fā)明陣列式靜電紡絲噴射裝置的俯視圖；

圖4為采用本發(fā)明陣列式靜電紡絲噴射裝置所得到的一種電場圖；

圖5a為平面上設(shè)置三排平行噴嘴的結(jié)構(gòu)圖；

圖5b為平面上設(shè)置三排平行噴嘴得到的電場圖；

圖6a為平面上陣列布置正六邊形噴嘴的結(jié)構(gòu)圖；

圖6b平面上陣列布置正六邊形噴嘴的電場圖。

其中包括：

供液底座1、針式噴嘴2。

具體實(shí)施方式

本發(fā)明的核心在于提供一種陣列式靜電紡絲噴射裝置，使電場的分布更加均勻，提升紡絲成品的質(zhì)量。

為了使本領(lǐng)域的技術(shù)人員更好地理解本發(fā)明的技術(shù)方案，下面將結(jié)合附圖及具體的實(shí)施方式，對本發(fā)明的陣列式靜電紡絲噴射裝置進(jìn)行詳細(xì)的介紹說明。

如圖1所示，為本發(fā)明陣列式靜電紡絲噴射裝置的正視圖，圖2為側(cè)視圖，圖3為俯視圖。本發(fā)明的陣列式靜電紡絲噴射裝置包括供液底座1和針式噴嘴2，供液底座1為截面呈梯形的四棱柱，供液底座1內(nèi)部設(shè)置溶液腔，用于流通紡絲溶液，針式噴嘴2可拆卸地均勻設(shè)置在供液底座1的表面，當(dāng)某個(gè)針式噴嘴2被堵塞時(shí)可以及時(shí)將其更換，而不必廢棄供液底座1和針式噴嘴2的整體；針式噴嘴2連通于供液底座1的溶液腔，在電場力的引導(dǎo)下從針式噴嘴2中噴出；供液底座1中有三個(gè)平面用于設(shè)置針式噴嘴2，分別為梯形截面中頂邊和兩腰所在的平面，并且針式噴嘴2垂直于各自所在的表面，梯形的頂角為鈍角，在生產(chǎn)過程中針式噴嘴2朝向收集裝置的方向，位于不同表面上的針式噴嘴2具有夾角，施加電壓后，針式噴嘴2產(chǎn)生的電場相互影響，抵消不必要方向的電場，各針式噴嘴2處的電場強(qiáng)度差異較小，分布更加均勻，電場對溶液的引導(dǎo)朝向針式噴嘴2的延伸方向，溶液不受其他方向分力的干擾，成品質(zhì)量得以提高。

針式噴嘴2中六個(gè)為一組，其在水平面上投影的連線構(gòu)成六邊形，供液底座1的三個(gè)面中，每個(gè)面上設(shè)置一組六個(gè)針式噴嘴2中的兩個(gè)，六個(gè)針式噴嘴2平均地分布于三個(gè)表面上，盡量利用供液底座1表面的空間；供液底座1上呈線性陣列分布多個(gè)組成六邊形的針式噴嘴2，在供液底座1上排列多個(gè)六邊形結(jié)構(gòu)，能夠同時(shí)完成多條紡絲，可以滿足工業(yè)生產(chǎn)對于數(shù)量的要求。

具體地，為方便安裝與更換，本發(fā)明中的針式噴嘴2的外表呈圓錐狀，徑向尺寸從與供液底座1連接的一端向另一端漸縮設(shè)置，針式噴嘴2上設(shè)置外螺紋，供液底座1上設(shè)置內(nèi)螺紋，通過螺紋與供液底座1連接固定；當(dāng)然，本發(fā)明并不僅限于螺紋連接的形式，通過卡接或其他連接結(jié)構(gòu)固定也是可以的。

具體地，本發(fā)明中供液底座1的截面為等腰梯形，梯形底角的角度為20～25度。本發(fā)明中僅在三個(gè)表面上設(shè)置針式噴嘴2，需要確保頂面與兩個(gè)腰面之間的夾角為155～160之間，對于底面不作要求，因此梯形是一種用料少且便于加工的形狀，對于底面的形狀不作具體要求，本發(fā)明中所指的四棱柱可以包含底面為弧形的結(jié)構(gòu)，當(dāng)然，也可以為其他任意的結(jié)構(gòu)，這些具體的設(shè)置方式也包含在本發(fā)明的設(shè)計(jì)構(gòu)思之內(nèi)。

具體地，六個(gè)針式噴嘴2與供液底座1連接點(diǎn)的連線為正六邊形，位于斜面上的針式噴嘴2在水平面的投影為一線段，連接形成六邊形按其與供液底座1的連接點(diǎn)來算。

呈正六邊形的六個(gè)針式噴嘴2位于同一外接圓上，分布在外接圓上的形式有利于抵消電場，相鄰的兩個(gè)正六邊形的頂點(diǎn)相對，當(dāng)然，除了此布置形式之外，只要是分布于同一外接圓上的位置均包含在本發(fā)明的設(shè)計(jì)思想之中，此分布方便找點(diǎn)，簡化加工。

相鄰的兩個(gè)正六邊形頂點(diǎn)之間的間距與正六邊形的邊長相等，正六邊形的邊長根據(jù)針式噴嘴2之間擊穿距離設(shè)置，距離過近會(huì)導(dǎo)致電場無法引導(dǎo)溶液流出。兩個(gè)六邊形頂點(diǎn)之間的間距與邊長等長，可能將地利用供液底座1的長度空間，使針式噴嘴2的數(shù)量達(dá)到最大。

優(yōu)選地，本發(fā)明在此公開各結(jié)構(gòu)的尺寸范圍，范圍兩端的數(shù)值均包括在內(nèi)，針式噴嘴2的直徑為0.5～1.5mm，長度為10～20mm，每個(gè)針式噴嘴2的尺寸相同；針式噴嘴2的連線構(gòu)成的正六邊形邊長為15～25mm。供液底座1的上表面距離收集裝置的間距為150～175mm；基座1梯形截面的高為6～7mm。

供液底座1、所述針式噴嘴2和收集裝置均由銅制成，針式噴嘴2處施加的電壓為20kv。

操作時(shí)，將紡絲液通過外部的涂覆裝置均勻涂覆于各針式噴嘴2上，供液底座1相對于收集裝置固定不動(dòng)，并且針式噴嘴2朝向收集裝置，紡絲液在針式噴嘴2、收集裝置所形成的誘導(dǎo)電場下產(chǎn)生誘導(dǎo)射流，誘導(dǎo)射流被誘導(dǎo)至收集裝置形成纖維。

以下通過電場對比本發(fā)明的陣列式靜電紡絲噴射裝置與平面中設(shè)置噴嘴的結(jié)構(gòu)：

如圖4所示，為采用本發(fā)明陣列式靜電紡絲噴射裝置所得到的一種電場圖，所取電場均為噴嘴尖端0.5mm處電場。針式噴嘴2直徑1mm，長度15mm，相鄰噴嘴投影點(diǎn)的間距為20mm，四棱柱底面是上底18mm，下底52mm，高6.28mm的梯形，四棱柱高為200mm，四棱柱面頂面距離收集裝置距離為165mm，收集裝置寬為60mm，長為240mm，厚為2mm，材料為銅，施加電壓為20kv。

如圖5a所示，為平面上設(shè)置三排平行噴嘴的結(jié)構(gòu)圖，圖5b為其得到的電場圖，噴嘴的直徑為1mm，高度為15mm，相鄰噴嘴間距為20mm，噴嘴的頂端離收集裝置的距離為150mm，收集裝置寬為60mm，長為240mm，厚為2mm，施加電壓為20kv。

如圖6a所示，為平面上陣列布置正六邊形噴嘴的結(jié)構(gòu)圖，該布置所形成圖形與本發(fā)明各連在水平投影面上所形成的圖形一致。噴嘴直徑1mm，高度為20mm，相鄰噴嘴間距為15mm，噴嘴的頂端離收集裝置距離為150mm，收集裝置寬為60mm，長為240mm，厚為2mm，施加電壓為20kv。取距離噴嘴尖端0.5mm處電場，可得到圖6b所示的電場圖。

對比圖4、圖5b和圖6b，圖4中相鄰針式噴嘴的電場強(qiáng)度相差較小，并且每個(gè)區(qū)域(每兩或四個(gè)波峰為一組所形成的曲線)的電場強(qiáng)度相差較??；而圖5b和圖6b相鄰噴嘴的電場強(qiáng)度差距明顯比圖4大。采用本靜電紡絲噴頭所獲得的電場更均勻，且單位面積上的針頭數(shù)目增加一倍。

對所公開的實(shí)施例的上述說明，使本領(lǐng)域?qū)I(yè)技術(shù)人員能夠?qū)崿F(xiàn)或使用本發(fā)明。對這些實(shí)施例的多種修改對本領(lǐng)域的專業(yè)技術(shù)人員來說將是顯而易見的，本文中所定義的一般原理，可以在不脫離本發(fā)明的精神或范圍的情況下，在其它實(shí)施例中實(shí)現(xiàn)。因此，本發(fā)明將不會(huì)被限制于本文所示的這些實(shí)施例，而是要符合與本文所公開的原理和新穎特點(diǎn)相一致的最寬的范圍。