[发明专利]一种多级外锥面熔体微分静电纺丝喷头

说明书

技术领域

本发明涉及一种聚合物熔体静电纺丝喷头，特别是涉及一种具有多级外锥面的熔体微分静电纺丝喷头，属于静电纺丝领域。

背景技术

熔体静电纺丝是制备微纳纤维的一种直接、有效、环保的成型方法。熔体电纺装置的关键部件是喷头，目前熔体电纺效率不高的原因就是由于喷头设计大多是类似于针管的单喷头，这样的结构不能满足纤维的批量化生产，制约着纤维制品的发展。

专利CN200810105401.8提出的一种高效的静电纺丝喷头，以及专利CN201310159570.0提出的一种熔体微分静电纺丝喷头，都将针管喷头换成锥面，利用锥面将溶液或熔体分流后纺丝，起到了减小直径和提高产量的作用。但单层锥面的结构，纺丝效率提高程度有限，而且锥面内部空间也没有被充分利用。

发明内容

本发明提出一种多级外锥面熔体微分静电纺丝喷头，利用微孔流道使熔体均匀流入缓冲储料槽，再经等距分布的多级外锥面分流，最后在电场力作用下形成纤维。此结构大幅度提高了纺丝效率，微孔流道起到均匀分流的作用，极大程度上减小了流道的长度，内锥面层数可根据实际需要增减，喷头体也可随时拆装，便于清理。

实现上述目的的技术方案是：一种多级外锥面熔体微分静电纺丝喷头，由供料装置、料筒体、喷头体、支架四部分组成。供料装置、料筒体和喷头体从上到下安放，供料装置和料筒体安装于支架上，喷头体与料筒体螺纹连接，三者整体由支架支撑。

本发明一种多级外锥面熔体微分静电纺丝喷头，供料装置包括电机、安装板、联轴器和螺杆。供料装置整体通过安装板上的安装孔固定于支架上，电机位于支架上方，联轴器和螺杆位于支架下方。电机转动时，联轴器带动螺杆旋转，起到混合和供给物料的作用，调节电机的转速可以控制物料的供给速率和熔体流量。

本发明一种多级外锥面熔体微分静电纺丝喷头，料筒体包括入料口、出料口、料筒内腔、安装板、安装孔、外螺纹、微孔流道、加热圈和温控箱。料筒体通过安装板上的安装孔固定于支架上，加热圈套在料筒体外壁，外接温控箱，料筒底部有均匀分布微孔流道，每个微孔均有一圈下突起边缘，防止通过每个微孔的熔体在表面张力的作用下汇聚，微孔流道的圈数与外锥面层数相同，微孔流道最内圈的孔数为4个，外锥面每等距向外扩展一层，其孔数增加一倍，公式为N=4K（K为从内向外数外锥面的层数，N为该层外锥面对应的微孔流道的孔数）。物料从入料口加入，从出料口进入料筒内腔，料筒内腔内的物料在加热圈作用下熔化，熔体经螺杆旋转向下流动，通过微孔流道均匀流入喷头体。

本发明一种多级外锥面熔体微分静电纺丝喷头，喷头体包括外锥面、喷头外壁、连接架、缓冲储料槽和内螺纹。喷头体的内螺纹与料筒体的外螺纹拧紧连接，起到固定作用，连接架与外锥面和喷头外壁焊为一体，外锥面每层高度相同，每层外锥面的上边缘和下边缘分别在同一水平面，外锥面每层均带有环形缓冲储料槽，环形缓冲储料槽高度相同，每个缓冲储料槽的上边缘和下边缘分别在同一水平面，喷头体上端套有加热圈，外接温控箱。从微孔流道流入的熔体直接进入缓冲储料槽，当缓冲储料槽被熔体填满后，熔体沿缓冲储料槽槽壁流经外锥面再均匀分流到外锥面下边缘，在接有高压静电发生器的接收电极板的作用下，形成多层射流，最终得到纤维。

本发明一种多级外锥面熔体微分静电纺丝喷头，支架有两层，上层的安装孔用来安装供料装置，下层的安装孔用来安装料筒体。

本发明一种多级外锥面熔体微分静电纺丝喷头，纺丝原料可以是聚合物颗粒料、粉料、切片或熔体，温控箱采用闭环温度控制，接收装置可以采用平板电极、导电网、卷筒等，高压静电发生器的输出极可为正极或负极，电机转速可调。

本发明一种多级外锥面熔体微分静电纺丝喷头，其使用方法为：

先将供料装置和料筒体安装于支架上，喷头体与料筒体拧在一起，然后经入料口加料，同时打开温控箱，利用加热圈对料筒内腔附近加热，当达到设定纺丝温度时，开动电机，带动螺杆转动，此时喷头外锥面下方会有滴料，调节电机转速，使滴料均匀后，打开高压静电发生器，外锥面会形成多层射流，最终在接收电极板上得到纤维。

本发明一种多级外锥面熔体微分静电纺丝喷头，其优点和作用为：

（1）装置简单，易于拆装，便于清理。

（2）微孔流道起到均匀分流的作用，极大程度上减小了流道的长度。

（3）多级外锥面充分利用锥面内部空间，可根据需要增加外锥面层数，大幅度提高了纺丝效率。

附图说明

图1是本发明一种多级外锥面熔体微分静电纺丝喷头的实施例图。