一种静电纺丝的针头及其排列结构的制作方法

本实用新型涉及静电纺丝领域，具体涉及一种静电纺丝的针头及排列结构。

背景技术：

静电纺丝时，聚合物溶液在高压电场的作用下从针头喷出，形成泰勒锥。针头，包括有喷液通道的针管，针管自由端设有与喷液通道连通且供聚合物溶液喷出的喷出口。具体地，在高压电场作用下，喷出口处的液滴会由球形变为圆锥形(即“泰勒锥”)，喷出的丝收集在收集器上。

目前使用较多的针头为溶液喷出口呈平口(即喷出口所在平面相对针管长度方向垂直)的金属针头。平口针头在垂直喷丝的时候，可以达到一种动态的平衡，受力分析如图1所示。但平口针头在水平喷丝的时候，比较难形成动态的平衡，受力分析如图2所示；液滴由于竖直方向上没有向上的力而向下垂，这样喷出的丝有时会向下坠落而位于液滴下方，喷出的丝不能完全收集到收集器的滚轴上。

另外，当喷出口的出液量大于喷丝所需的液体量时，溶液会溢出至针管外壁往下滑，挂在针管外壁上形成一个液滴，这时这个悬挂的液滴也会出丝，如图3所示。这样会造成纤维的沉积量与纺丝时间不匹配，纺制的纤维的面密度不恒定，质量稳定性不可把控，同时这样会造成实验舱内到处都是丝，需要增加清洁的工序。

技术实现要素：

本实用新型所要解决的第一个技术问题是针对上述现有技术，提供一种针头进行横向喷丝时，液滴不易下垂的静电纺丝的针头。

本实用新型所要解决的第二个技术问题是针对上述现有技术，提供一种应用有上述针头的静电纺丝的针头的排列结构。

本实用新型解决上述第一个技术问题所采用的技术方案为：一种静电纺丝的针头，包括有喷液通道的针管，针管自由端设有与喷液通道连通且供聚合物溶液喷出的喷出口，其特征在于：所述喷出口所在平面相对针管长度方向呈一斜面，并且，喷出口朝上。

为了使从喷出口喷出的溶液不易粘附在针管自由端外壁，所述针管自由端外壁设有疏离聚合物溶液的涂层。这样，溢出至针管外壁的溶液会从针管外壁滑落，不会挂在针管外壁上形成一个液滴而出丝。

为了使从喷出口喷出的溶液不易粘附在针管自由端外壁，所述针管自由端外壁为光滑面。同样地，这样，溢出至针管外壁的溶液会从针管外壁滑落，不会挂在针管外壁上形成一个液滴而出丝。

本实用新型解决上述第二个技术问题所采用的技术方案为：一种静电纺丝的针头的排列结构，用于对上述任一项的静电纺丝的针头进行排列，其特征在于：

包括以收集喷丝的收集器为圆心均匀排列的第一针头、第二针头和第三针头，第一针头位于收集器的上侧或下侧，第二针头位于收集器的左侧或右侧，第三针头位于相邻的第一针头和第二针头之间，第一针头的喷出口所在平面相对对应的针管长度方向垂直设置；第二针头和第三针头的喷出口所在平面均相对对应的针管长度方向呈一斜面且朝对应的针管固定端倾斜。

第一针头、第二针头和第三针头可以有多个，优选地，所述第一针头具有两个，所述第二针头具有两个，所述第三针头具有4个。

优选地，第二针头的喷出口所在平面与对应的针管长度方向的角度为30°。

优选地，第三针头的喷出口所在平面与对应的针管长度方向的角度为45°。

为了在静电纺丝过程中，减小各针头之间的电场的相互干扰，第一针头、第二针头和第三针头均距离所述收集器的中心的距离大于5cm。

与现有技术相比，本实用新型的优点在于：通过喷出口所在平面相对针管长度方向呈一斜面，并且，喷出口朝上，针头进行横向喷丝时，喷出口所在针管内壁对喷出口的液滴具有一个向上的支持力，这样液滴不易下垂，喷出的丝不易向下坠落，喷出的丝比较平直而不会位于液滴下方，能相对完全地收集到收集器的滚轴上；排列多个针头，使得收集到的喷丝量较大也比较均匀。

附图说明

图1为现有平口(即喷出口所在平面相对针管长度方向垂直)的针头垂直喷丝时液滴的受力分析图；

图2为现有平口的针头水平喷丝时液滴的受力分析图；

图3为现有平口的针头水平喷丝时出丝的示意图；

图4为本实用新型实施例的示意图；

图5为本实用新型实施例的多针头的排列结构示意图。

具体实施方式

以下结合附图实施例对本实用新型作进一步详细描述。

如图4所示，该静电纺丝的针头包括有喷液通道的针管1，针管1自由端11设有与喷液通道连通且供聚合物溶液喷出的喷出口2，喷出口2所在平面相对针管1长度方向呈一斜面，并且，喷出口2朝上。

针管1自由端11外壁设有疏离聚合物溶液的涂层。或者，针管1自由端11外壁为光滑面。针管1自由端外壁采用非金属材料制成，这样不会形成尖端效应。

参见图5，本实施例还提供一种静电纺丝的针头的排列结构，用于对上述的静电纺丝的针头进行排列，包括以收集喷丝的收集器3为圆心均匀排列的第一针头a、第二针头b和第三针头c，第一针头a位于收集器3的上侧或下侧，第二针头b位于收集器3的左侧或右侧，第三针头c位于相邻的第一针头a和第二针头b之间，第一针头a的喷出口2所在平面相对对应的针管1长度方向垂直设置；第二针头b和第三针头c的喷出口2所在平面均相对对应的针管1长度方向呈一斜面且朝对应的针管1固定端12倾斜。优选地，第一针头a具有两个，第二针头b具有两个，第三针头c具有4个。其中，第二针头b的喷出口2所在平面与对应的针管1长度方向的角度为30°，第三针头c的喷出口2所在平面与对应的针管1长度方向的角度为45°，每一个针头1均距离收集器3的中心的距离大于5cm。

本实施例的使用原理如下。

使用时，聚合物溶液从喷出口2喷出，因喷出口2呈一斜面，并且，喷出口2朝上，从而给液滴一个向上的支持力，这样液滴不易下垂，喷出的丝不易向下坠落，喷出的丝比较平直而不会位于液滴下方。另外，针管1自由端11外壁涂有疏离聚合物溶液的涂层，或者针管1自由端11外壁为光滑面，这样，使得液滴不会挂在针头1自由端11外壁，而是自动从针头1自由端11外壁滑落，也就不会挂在针管1外壁上形成一个液滴而出丝。

多个针头排列使用时，收集到的喷丝量较大也比较均匀。采用喷出口2所在平面与针管1长度方向具有不同角度的针头，喷出的丝按照针管1的排列方向收集在收集器3上。