一种无针静电纺丝头的制作方法

本发明涉及一种新型螺旋结构静电纺丝头，具体来说为一种无针静电纺丝头。

背景技术：

1、材料工程领域通常把直径小于1000nm而长径比大于1000的线状材料称为纳米纤维。纳米纤维具有优异的结构和性能，在生物工程、工业防护服、酶催化、锂电池隔膜、化妆品、空气和水过滤等领域有巨大的应用潜力。静电纺丝技术以其制造装置简单、纺丝成本低廉、可纺原料丰富、工艺可控等优点，已成为唯一可以用来规模化生产真正意义上的纳米纤维的新兴纺丝技术。

2、静电纺丝技术已经经历了单针头式、多针头式和无针头式三个技术阶段。单针头式静电纺丝产量低，无法实现纳米纤维工业化生产。传统多针头式静电纺丝生产的纤维直径小、细度均匀，但存在针头易堵、不易清理、多射流间静电干扰、生产效率低等问题。无针静电纺丝技术是目前最有发展前景和应用潜力的纳米纤维宏量制备技术，其发展主要集中在纺丝头的创新，目前纺丝头的种类有很多，包括如申请号为wo2006131081的专利文献中提到的板式、公告号为cn103774250a的专利文献中提到的螺杆式、申请号为wo2005024101的专利文献中提到的圆筒式及申请号为wo2010043002的专利文献中提到的螺旋丝式，这些无针静电纺丝技术的产量都比多针头式高且不存在针头堵塞问题，但普遍存在所需纺丝电压大，纺丝时溶液流失较快，对纤维结构和形态的控制能力弱等缺点。

技术实现思路

1、本发明所要解决的技术问题在于克服现有技术的上述不足，提供一种可提高纳米纤维的产量，降低静电纺丝的纺丝电压，并能实现对纤维结构和形态的精确控制的无针静电纺丝头。

2、其所要解决的技术问题可以通过以下技术方案来实施。

3、一种无针静电纺丝头，包括支撑轴以及设置于支撑轴外侧并呈螺旋布置的一级螺旋叶片，所述的一级螺旋叶片由等径的螺旋叶片主体段和位于两侧端头的螺旋叶片过渡段构成，所述过渡段的直径由支撑轴的表面自然过渡到与所述主体段相等；以所述一级螺旋叶片的内侧为根部，外侧为端部，所述一级螺旋叶片经其根部与所述支撑轴相连，其特点为，

4、在所述一级螺旋叶片的端部的端面开设有由沿其走向连续的和/或非连续的槽体组成的二级结构，所述二级结构的槽体走向与所述一级螺旋叶片的走向相一致；所述一级螺旋叶片主体段的直径为30～150mm，所述一级螺旋叶片的螺距为10～60mm，所述一级螺旋叶片的厚度为1～12mm。

5、作为本技术方案的进一步改进，所述一级螺旋叶片的端部的端面开设有两组或多组所述二级结构，两组或多组二级结构的走向大致平行。

6、也作为本技术方案的进一步改进，所述槽体槽壁所处的一级螺旋叶片的端部位，形成所述二级结构的叶片，以所述槽体相对侧的槽壁所对应的二级结构的叶片分别为第一叶片和第二叶片，所述第一叶片和第二叶片的宽度为等宽或不等宽。

7、作为本技术方案的更进一步改进，所述第一叶片的宽度为0.1～10mm；所述第二叶片的宽度为0.1～10mm。

8、作为本发明的优选形式，单组所述二级结构为由一个连续的槽体组成的二级结构，该槽体断面呈矩形，其槽宽为0.3～30mm，槽深为0.2～5mm。或者，该槽体断面呈v形，其v形开口宽0.1～30mm，槽深为0.2～5mm。

9、也作为本发明的优选形式，单组所述二级结构由非连续的两个或多个槽体组成，该槽体断面呈矩形，其槽宽为0.3～30mm，槽深为0.2～5mm。；或者，该槽体断面呈v形，其v形开口宽0.1～30mm，槽深为0.2～5mm。

10、更进一步，所述两个或多个槽体的长度相等或不相等，单个槽体的长度为2～100mm。

11、同样作为本技术方案的进一步改进，所述一级螺旋叶片为实心或空心结构。

12、采用上述技术方案的无针静电纺丝头，在将其置于供液装置中后，通过旋转带液，并在高压电场下形成纳米纤维沉积在接收装置上。与一级螺旋叶片纺丝装置静电纺丝过程相比，其优势在于不仅将纳米纤维的产量提高了2倍以上，而且将工作电压降低了5kv以上。

13、本发明提供的新型无针静电纺丝头，不仅进一步提高了纳米纤维的产量，而且降低了静电纺丝的纺丝电压并可实现对纤维结构和形态的精确控制。

技术特征：

1.一种无针静电纺丝头，包括支撑轴以及设置于支撑轴外侧并呈螺旋布置的一级螺旋叶片，所述的一级螺旋叶片由等径的螺旋叶片主体段和位于两侧端头的螺旋叶片过渡段构成，所述过渡段的直径由支撑轴的表面自然过渡到与所述主体段相等；以所述一级螺旋叶片的内侧为根部，外侧为端部，所述一级螺旋叶片经其根部与所述支撑轴相连，其特征在于，

2.根据权利要求1所述的无针静电纺丝头，其特征在于，所述一级螺旋叶片的端部的端面开设有两组或多组所述二级结构，两组或多组二级结构的走向大致平行。

3.根据权利要求1所述的无针静电纺丝头，其特征在于，所述槽体槽壁所处的一级螺旋叶片的端部位，形成所述二级结构的叶片，以所述槽体相对侧的槽壁所对应的二级结构的叶片分别为第一叶片和第二叶片，所述第一叶片和第二叶片的宽度为等宽或不等宽。

4.根据权利要求3所述的无针静电纺丝头，其特征在于，所述第一叶片的宽度为0.1～10mm；所述第二叶片的宽度为0.1～10mm。

5.根据权利要求1-4中任一权利要求所述的无针静电纺丝头，其特征在于，单组所述二级结构为由一个连续的槽体组成的二级结构；该槽体断面呈矩形，其槽宽为0.3～30mm，槽深为0.2～5mm；或者，该槽体断面呈v形，其v形开口宽0.1～30mm，槽深为0.2～5mm。

6.根据权利要求1-4中任一权利要求所述的无针静电纺丝头，其特征在于，单组所述二级结构由非连续的两个或多个槽体组成；该槽体断面呈矩形，其槽宽为0.3～30mm，槽深为0.2～5mm；或者，该槽体断面呈v形，其v形开口宽0.1～30mm，槽深为0.2～5mm。

7.根据权利要求6所述的无针静电纺丝头，其特征在于，所述两个或多个槽体的长度相等或不相等，单个槽体的长度为2～100mm。

8.根据权利要求1所述的无针静电纺丝头，其特征在于，所述一级螺旋叶片为实心或空心结构。

技术总结
本发明公开了一种无针静电纺丝头，包括支撑轴以及设置于支撑轴外侧并呈螺旋布置的一级螺旋叶片，所述的一级螺旋叶片由等径的螺旋叶片主体段和位于两侧端头的螺旋叶片过渡段构成，所述过渡段的直径由支撑轴的表面自然过渡到与所述主体段相等；以所述一级螺旋叶片的内侧为根部，外侧为端部，所述一级螺旋叶片经其根部与所述支撑轴相连，在所述一级螺旋叶片的端部的端面开设有由沿其走向连续的和/或非连续的槽体组成的二级结构，所述二级结构的槽体走向与所述一级螺旋叶片的走向相一致；所述一级螺旋叶片主体段的直径为30～150mm，所述一级螺旋叶片的螺距为10～60mm，所述一级螺旋叶片的厚度为1～12mm。

技术研发人员：赵曙光,林童,安广超
受保护的技术使用者：上海云同新材料科技有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13