专利名称：一种分体式复合静电纺丝装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种制备微/纳米复合纤维的静电纺丝装置，特别是涉及一种分体式复合静电纺丝装置，具体地说是一种可适应各种复合静电纺丝的装置。
背景技术：
普通的静电纺丝是将聚合物溶液注入到毛细管中，并在聚合物中加入高压，使其与接地的接收屏之间形成高压电场。当电场力的大小等于液体或熔体的表面张力时，带电液滴在毛细管末端处于平衡。随着电场力的增大，液滴被拉长成丝状，由于电荷间作用的不稳定，在下落过程中，丝条呈圆锥运动状态，并以无纺布的形式收集在纤维接收装置上。但是普通的静电纺丝方法一般只能够制备出具有单种材料的纤维，而很难制备出具有一种材料包裹有其他材料的复合纤维，也很难制备出具有中空结构的微/纳米纤维管。近些年来，一种新的静电纺丝方法——复合静电纺丝，因其能够制备出多组分或者中空纤维而受到广泛的关注。几种材料包裹在一种材料或者具有皮芯结构的复合纤维，因其具有多种组分，在多功能纤维、药物释放、微/纳米导线、阻燃、抗菌、抗静电、防紫外线、抗电磁屏蔽等方面有着巨大的应用前景。而且，利用复合纺丝制备出的微/纳米纤维管中的孔径更小，在过滤消毒、化学催化、物质(氢)储存等功能方面有其不可替代的作用；利用复合静电纺丝技术制备碳纳米管也日益受到重视。最近几年有关同轴或复合静电纺丝装置的专利相继发表，例如ZL200320122276. 4涉及了同轴静电纺丝装置，200710062722. X中提到了多流体复合静电纺丝装置。但是这些专利涉及的装置中，一般情况下，一套装置中内喷丝针头的数目就固定不变，若要改变内喷丝针头数目或者内喷丝针头之间的距离及其分布的话，须更换整个装置，加工比较困难，且加工成本较高，装置无法进行拆分给清洗带来不便， 维护比较困难。
发明内容本实用新型的目的是提供一种制备微/纳米复合纤维的静电纺丝装置，特别是涉及一种分体式复合静电纺丝装置，具体地说是一种可适应各种复合静电纺丝的装置。本实用新型解决了现有技术无法适应多品种多规格的复合静电纺和装置更换繁琐的问题，弥补了现有技术维护困难的不足。本实用新型的静电纺丝装置为芯体-外壳分体式设计的装置，一方面能够有效满足在任意调节内喷丝针头伸出外喷丝头的距离时使内喷丝针头之间的距离保持恒定，另一方面该装置容易加工，装置的拆分、清洗、更换及维护非常简便。本实用新型的一种分体式复合静电纺丝装置，由密封盖、芯体、外壳、外喷丝头、内喷丝针头和固定密封垫组成，外壳呈筒状，外壳的一端安装一外喷丝头，外壳的另一端联接一密封盖，芯体安装在外壳中，芯体与外壳安装外喷丝头端之间衬有固定密封垫，芯体上有至少一个内喷丝针头安装孔，内喷丝针头安装在芯体的内喷丝针头安装孔中。作为优选的技术方案其中，如上所述的一种分体式复合静电纺丝装置，所述的芯体的中心轴线与外壳的中心轴线在同一直线上；所述的芯体的中心轴线与外喷丝头的中心轴线在同一直线上； 也即所述的芯体、外壳与外喷丝头的中心轴线均在同一直线上。芯体、外壳、密封盖材质可以为塑料、无机非金属或者是不锈钢等其他金属，内喷丝针头和外喷丝头为不锈钢或者其他导电材质。外壳外径12-30mm，高度15-40mm，外壳管厚4-8mm。内喷丝针头的孔径为 0. 3-1. 6mm,喷丝头孔径为 1. 0-3. 0mm。如上所述的一种分体式复合静电纺丝装置，所述的外壳呈圆筒形，芯体呈圆柱形。 芯体外径小于外壳内径，芯体的高度约高出外壳的深度0. l-10mm。如上所述的一种分体式复合静电纺丝装置，所述的芯体与外壳有防转限位结构。 防止在固定芯体时芯体、固定密封垫、外壳三者发生错动而改变内喷丝针头的分布或者是损坏内喷丝针头和固定密封垫。如上所述的一种分体式复合静电纺丝装置，所述的防转限位结构为芯体外表面有凸出块，外壳对应位置有凹陷的卡口，装配后芯体的凸出块卡在外壳的卡口中。凸出块能够与卡口紧密结合而不会发生错动。如上所述的一种分体式复合静电纺丝装置，所述的芯体上有至少一个内喷丝针头安装孔是指芯体上有1 4个内喷丝针头安装孔内喷丝针头安装孔，内径与内喷丝针头外径相当。单孔芯体，孔可以在芯体的正中间，制备出同轴纤维，也可以偏离正中心，形成偏芯纤维，甚至是使内喷丝头外壁与外喷丝头内壁相切，形成内喷丝液并未完全包覆于外喷丝液中类似并列结构的纤维。孔在芯体中的位置可以根据实际需要而改变。如上所述的一种分体式复合静电纺丝装置，所述的内喷丝针头安装孔数量大于两个时，其分布为正多边形排列。当然，内喷丝针头的分布不一定是规则的正三角形或者是正方形，根据所要制备的纤维的需要，各种不规则布置都是可能的。如上所述的一种分体式复合静电纺丝装置，所述的内喷丝针头安装孔数量大于一个时，安装在芯体后，部分或者全部内喷丝针头外壁可以与外喷丝头内壁形成内切结构，制备内喷丝液并未完全包覆于外喷丝液中类似并列结构的纤维。如上所述的一种分体式复合静电纺丝装置，所述的内喷丝针头安装孔数量大于一个时，部分或全部的内喷丝针头与外喷丝头内壁可保持一段距离，制备一种纤维包覆有一种或者多种组分的包覆纤维。如上所述的一种分体式复合静电纺丝装置，所述的固定密封垫为圆形，密封垫上具有与芯体内喷丝针头安装孔相对应分布的孔洞，孔洞大小与内喷丝针头外径相当。固定密封垫的外径小于外壳内径Imm左右，材质为塑料，如四氟乙烯等，厚度在0. 5-1. 5mm。如上所述的一种分体式复合静电纺丝装置，所述的外壳的另一端联接一密封盖， 之间采用螺纹联接方式。本实用新型包括密封盖、芯体、外壳、外喷丝针头、内喷丝针头、固定密封垫等部件。其中，芯体的中心轴与外喷丝头的轴心在同一直线上。内喷丝针头通过芯体来控制内喷丝针头的数目、内外径及其分布等；内喷丝针头间平行排列，选用一定的芯体和外喷丝头后，内喷丝针头间的距离、内喷丝针头与外喷丝头间的距离也就固定，内喷丝针头伸出外喷丝头的距离可以分别调节而相互不受影响；芯体的外表面上端有两个凸出部分，该凸出部分能够恰恰嵌入外壳部分的凹槽内。此设计可以保证在旋紧密封盖时候，不会导致芯体与固定密封垫间的相互错动而对内针头的分布造成影响；外喷丝头的内外径可以根据具体情组件的过程中，先将内喷丝针头从芯体穿出，并经过与配套的固定密封垫，然后将以上部件放置于外壳中，旋上密封盖，此时不应使密封盖旋得太紧。安装上外喷丝头后，调节内喷丝针头伸出外喷丝头的距离后再旋紧密封盖。选用一种或者多种内液并选取合适的外液，同种内液可由一个注射泵来推进，不同内液则可选用不同注射泵推进。将复合静电纺丝喷丝头的外喷丝头的下端连接在高压产生装置上，调节内喷丝针头伸出外喷丝头的距离及内、外液的推进速度，使复合泰勒锥中的内纺丝液在达到喷丝点时不相互接触或混合为宜。调节电压，使液滴在高压电场作用下克服表面张力而形成射流，经固化后形成纤维，接收在喷丝头下方接地的收集装置上。得到的复合静电纺丝纤维，溶解或者高温处理去除内部纤维后可以得到微/纳米管，也可以得到具有管状的复合微/纳米纤维。本实用新型的一种分体式复合静电纺丝装置为芯体-外壳分体式设计的装置，一方面能够有效满足在任意调节内喷丝针头伸出外喷丝头的距离时使内喷丝针头之间的距离保持恒定，另一方面该装置容易加工，装置的拆分、清洗、更换及维护非常简便。1、将整个装置分成了外壳和芯体两大部分，装置的拆分、清洗、组装都很容易操
作。 2、只要改变芯体就可以改变内喷丝针头的数目，更换非常方便。3、芯体上留有一定间隔的孔洞，孔洞与内喷丝针头的外径相当，能够很好的保证内喷丝针头之间的距离恒定不变，且外喷丝头与内喷丝针头之间的距离能够保持恒定不变。芯体也起到了固定内喷丝针头之间距离恒定的作用，所以芯体上的孔与内喷丝针头之间不能有太大空隙，否则在做其他调节时，内喷丝针头会发生松动而导致内喷丝针头之间的距离发生变化。4、通过改变芯体的类型来改变内喷丝针头之间的距离及其分布，其分布可以是规则的几何形状也可以是不规则形状。可以制备类似并列型纤维或者是包覆型纤维。5、内喷丝针头的孔径可以相同也可以不同，这根据具体要求而改变。6、可以通过更换外喷丝头来改变外喷丝头的孔径，这样可以根据不同的外喷丝液的粘度、表面张力等特征选择更换合适的外喷丝头。复合静电纺丝跟纺丝液的粘度、表面张力、导电率等有很大关系，如果选择的纺丝液粘度很大，那么肯定要选择外喷丝头孔径相对大一点的，否则纺丝液流不出来或者推动力要非常大。如果粘度很小或者表面张力很小，则要选择孔径小一点的外喷丝头。本实用新型的一种分体式复合静电纺丝装置可以方便地制备出单芯或者多芯结构的复合纤维。且此喷丝头拆卸简便，容易清洗，可用在微纳米复合纤维的批量生产装置上。有益效果本实用新型的优点是1、该复合静电纺丝喷丝头装置可以通过改变纺丝针头内部的芯体而改变内喷丝针头的数目、尺寸、分布等参数，品种更换方便，适宜于多种规格静电纺丝纤维的制备；2、此静电纺丝装置具有加工方便，易于安装和拆卸。
图1是本实用新型的结构示意图
5[0029]图2是本实用新型的外壳剖面示意图图3是本实用新型的芯体剖面示意图图4是单孔芯体的俯视示意图图5是双孔芯体的俯视示意图图6是三孔芯体的俯视示意图图7是本实用新型的外喷丝针头剖面示意图其中1是密封盖2是外喷丝头3是内喷丝针头4是芯体5是外壳6是固定密封垫
具体实施方式
下面结合具体实施方式
，进一步阐述本实用新型。应理解，这些实施例仅用于说明本实用新型而不用于限制本实用新型的范围。此外应理解，在阅读了本实用新型讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本实用新型作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。本实用新型的一种分体式复合静电纺丝装置，如图1所示，由密封盖1、芯体4、外壳5、外喷丝头2、内喷丝针头3和固定密封垫6组成，外壳5呈筒状，外壳5的一端安装一外喷丝头，外壳5的另一端联接一密封盖1，芯体4安装在外壳5中，芯体4与外壳5的安装外喷丝头端之间衬有固定密封垫6，芯体4上有至少一个内喷丝针头安装孔，内喷丝针头3 安装在芯体4的内喷丝针头安装孔中。其中，如上所述的一种分体式复合静电纺丝装置，所述的芯体的中心轴线与外喷丝头的中心轴线在同一直线上。如上所述的一种分体式复合静电纺丝装置，所述的外壳5呈圆筒形(如图2所示)，芯体4呈圆柱形(如图3所示)。如上所述的一种分体式复合静电纺丝装置，所述的芯体4与外壳5有防转限位结构。如上所述的一种分体式复合静电纺丝装置，所述的防转限位结构为芯体4外表面有凸出块，外壳5对应位置有凹陷的卡口，装配后芯体4的凸出块卡在外壳5的卡口中。如上所述的一种分体式复合静电纺丝装置，所述的芯体4上有至少一个内喷丝针头安装孔是指芯体4上有1 4个内喷丝针头安装孔。单孔芯体，孔可以再芯体的正中间 (如图4所示)，也可以在偏离正中心(偏芯结构)，甚至是使内喷丝针头3的外壁与外喷丝头2的内壁形成内切结构。如上所述的一种分体式复合静电纺丝装置，所述的内喷丝针头安装孔数量大于两个时，其分布为正多边形排列。内喷丝针头3的分布不一定是规则的正三角形或者是正方形。图6是三孔芯体的俯视示意图，芯体4上有三个正三角形分布的内喷丝针头安装孔，用于安装内喷丝针头3。如上所述的一种分体式复合静电纺丝装置，所述的内喷丝针头安装孔数量大于一个时，内喷丝头3安装在芯体后，部分或者全部内喷丝针头3的外壁可以与外喷丝头2的内壁形成内切结构，用来制备内喷丝液并未完全包覆于外喷丝液中类似并列结构的纤维。如上所述的一种分体式复合静电纺丝装置，所述的内喷丝针头安装孔数量大于一个时，内喷丝针头3与外喷丝头2保持一段距离，制备一种纤维包覆有一种或者多种组分的包覆纤维。如上所述的一种分体式复合静电纺丝装置，所述的外壳5的另一端联接一密封盖 1的联接采用螺纹联接方式。图5是双孔芯体的俯视示意图。图7是本实用新型的外喷丝针头剖面示意图。在外喷丝头的侧面设计有用来输入外喷丝液的输液管。外喷丝头2的上方部分具有跟外壳5配套的外螺纹。本专利中涉及到的外喷丝头孔径均指外喷丝头2下方部分的孔径。
权利要求1.一种分体式复合静电纺丝装置，其特征是由密封盖、芯体、外壳、外喷丝头、内喷丝针头和固定密封垫组成，外壳呈筒状，外壳的一端安装一外喷丝头，外壳的另一端联接一密封盖，芯体安装在外壳中，芯体与外壳安装外喷丝头端之间衬有固定密封垫，芯体上有至少一个内喷丝针头安装孔，内喷丝针头安装在芯体的内喷丝针头安装孔中。
2.如权利要求1所述的一种分体式复合静电纺丝装置，其特征在于，所述的芯体的中心轴线与外壳的中心轴线在同一直线上；所述的芯体的中心轴线与外喷丝头的中心轴线在同一直线上。
3.如权利要求1所述的一种分体式复合静电纺丝装置，其特征在于，所述的外壳呈圆筒形，芯体呈圆柱形。
4.如权利要求1或3所述的一种分体式复合静电纺丝装置，其特征在于，所述的芯体与外壳有防转限位结构。
5.如权利要求4所述的一种分体式复合静电纺丝装置，其特征在于，所述的防转限位结构为芯体外表面有凸出块，外壳对应位置有凹陷的卡口，装配后芯体的凸出块卡在外壳的卡口中。
6.如权利要求1所述的一种分体式复合静电纺丝装置，其特征在于，所述的芯体上有至少一个内喷丝针头安装孔是指芯体上有1 4个内喷丝针头安装孔。
7.如权利要求1或6所述的一种分体式复合静电纺丝装置，其特征在于，所述的内喷丝针头安装孔数量大于两个时，其分布为正多边形排列。
8.如权利要求1或6所述的一种分体式复合静电纺丝装置，其特征在于，所述的内喷丝针头安装孔数量大于一个时，部分或者全部内喷丝针头外壁与外喷丝头内壁相切。
9.如权利要求1所述的一种分体式复合静电纺丝装置，其特征在于，所述的外壳的另一端采用螺纹联接方式联接一密封盖。
专利摘要本实用新型的目的是提供一种制备微/纳米复合纤维的静电纺丝装置，特别是涉及一种分体式复合静电纺丝装置，具体地说是一种可适应各种复合静电纺丝的装置。一种分体式复合静电纺丝装置，由密封盖、芯体、外壳、外喷丝头、内喷丝针头和固定密封垫组成，外壳呈筒状，外壳的一端安装一外喷丝头，外壳的另一端联接一密封盖，芯体安装在外壳中，芯体与外壳安装外喷丝头端之间衬有固定密封垫，芯体上有至少一个内喷丝针头安装孔，内喷丝针头安装在芯体的内喷丝针头安装孔中。本实用新型解决了现有技术无法适应多品种多规格的复合静电纺和装置更换繁琐的问题，弥补了现有技术维护困难的不足。
文档编号D01D4/00GK202000035SQ201120017799
公开日2011年10月5日 申请日期2011年1月20日 优先权日2011年1月20日
发明者倪建华, 卞俭俭, 徐速, 朱卫彪, 李青凯, 王依民, 王燕萍 申请人:东华大学