气流辅助静电纺丝装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种静电纺丝装置，尤其是涉及一种具有辅助气流、可调节气流出口处与喷嘴出口处的距离实现不同的气流辅助效果的气流辅助静电纺丝装置。
【背景技术】
[0002]利用静电纺丝技术是利用电场力和溶液的黏性力进行拉伸溶液，可以制备纳米级的纤维，并且其溶液的使用范围广，从高分子溶液到金属溶液均可以利用静电纺丝技术制备纳米纤维，并利用纳米纤维高比表面积和高孔隙率等优点，可应用到相应的领域，包括微电子技术领域的导线喷印、化学化工领域的催化应用、生物医学的组织工程、过滤和净水处理等。传统的静电纺丝方法主要利用具有微细溶液通道的喷嘴在注射栗的定量供液下产生溶液溢出形成悬滴，悬滴在高压电源的作用下极化产生电荷，并且电荷在高压电源的电场中受力，带动溶液克服表面张力进行运动形成射流，射流在空间电场中受力进行鞭动细化，最终形成纳米纤维进行沉积。目前静电纺丝技术目前仍处于探索阶段，国内外的课题组和研究所进行了关于静电纺丝各个发展方向的相关研究。但是也已经有相应的利用纳米纤维进行产品的开发并商业化，比如利用纳米纤维沉积成膜进行过滤处理。在过滤领域，一般来说平均直径较小的纳米纤维成型的膜能够具有较高的过滤效率，并且研究表明具有较宽的直径分布宽度的纳米纤维的膜具有更高的过滤效率。为了减小静电纺丝纳米纤维的直径，可以适当减小纺丝喷头的内径、增大空间电场的强度、提高极间距和减小供液速率等措施，但是通过改变静电纺丝过程的工艺参数只能在一定程度上进行细化纳米纤维，具有局限性；因此有较多的研究者开始引入一些其他的方法进行辅助静电纺丝细化纳米纤维，比如引入流场和磁场，研究表明引入流场利用气流进行辅助静电纺丝有较好的效果。本实用新型提出了一种基于流场辅助静电纺丝的装置，具有辅助气流，且可调节气流出口处与喷嘴出口处的距离实现不同的气流辅助效果；通过喷嘴与一定长径比的通孔同轴安装构成鞘层进而形成环绕喷嘴的鞘层气流辅助形成纺丝射流并细化纳米纤维；增设有气液间距调整机构调整气流出口处与喷嘴出口处的距离实现不同的气流辅助效果；设有标准的不锈钢针头作为喷嘴，便于清洗和更换不同内径的喷嘴，增加了本实用新型纺丝的灵活性；通过规范化设计装置的进液、进气和供电通道，提高装置使用的简便性和安全性。本装置可用于实验室进行静电纺丝相关实验研究，也可用于制备细化直径的纳米纤维膜拓展其应用领域。
【发明内容】
[0003]本实用新型的主要目的在于提供一种可调节气流出口处与喷嘴出口处的距离实现不同的气流辅助效果的基于流场辅助静电纺丝的装置。
[0004]本实用新型包括喷头、供液栗、高压电源、气栗、减压阀和收集板；
[0005]喷头设有进液筒、调节片、转接头、针头和气罩；进液筒与气罩垂直同轴连接，并构成气流缓冲室，调节片设于进液筒与气罩接合面之间，进液筒设有进液通道，进液通道与供液栗连通，转接头位于气流缓冲室内且与进液筒底部连接，转接头与进液通道连通，针头与转接头的底部连接且与转接头连通，针头穿过气罩底壁所设通孔，针头与气罩同轴，针头与气罩底部通孔之间形成鞘层，气罩侧壁所设进气通道与气栗连通，气罩内腔底部设有导向流道，气罩底壁设有约束流道，导向流道与约束流道之间光滑过度，气罩的进气通道上方侧壁设有进电通道，进电通道安装有接线柱，接线柱一端与位于气罩内的转接头触接；接线柱一端与导线一端连接，导线的另一端与高压电源连接；高压电源负极接地；收集板位于喷头正下方且接地。
[0006]进一步地:
[0007]所述进液筒和气罩为绝缘体。
[0008]所述进液筒与气罩垂直同轴螺接。
[0009]所述进液筒的进液通道设于顶部，进液通道安装有直通接头，直通接头通过供液管与供液栗出口连接。
[0010]所述进气通道安装有直通接头，直通接头通过供气管经减压阀与气栗出口连接。
[0011]所述针头为不锈钢针头，可直接采用标准件；所述针头尾端可露出气罩O?6_。
[0012]所述接线柱由螺柱和螺母构成，螺柱与所述进电通道螺接，螺母锁紧螺柱。
[0013]1.所述气罩底壁通孔的长径比可为8?10。气罩底面呈圆锥面，锥面与水平面的角度可为30°?60°。
[0014]与现有技术比较，本实用新型的有益效果如下:
[0015]针头与气罩底壁通孔之间形成鞘层，能有效的聚焦输出气流；形成纺丝射流并细化纳米纤维；调节片安装于进液筒与气罩接合面之间，作为一种可配件进行可选择性的安装用于调节气罩和进液筒的相对安装距离从而调节针头针尖伸出气罩的长度；通过设置不同的调节片厚度进行不同的针头针尖伸出长度调节，实现不同的气流辅助效果；通过气栗供气和减压阀进行调控实现特定压强和流速的气流输入气流缓冲室；气罩所设导向流道，可引导辅助气流平稳流向纺丝喷嘴处，气罩所设约束流道可控制气流的流向与约束力；气罩内部导向流道与约束流道之间光滑过度，可保证气流顺利流向，避免气流涡流的产生、降低气流的干扰，利于提高气流的约束作用、增强纺丝射流的稳定性；本实用新型通过供液栗定量的供液，经过直通接头、进液筒中的供液通道和转接头的中心通孔输出至不锈钢针头，并在针尖处形成液体弯月面；采用不锈钢针头可以方便拆装和清洗，并且可以更换不同内径的不锈钢针头作为喷嘴，实现喷嘴内径工艺参数的调节方便进行实验或是其他用途，可以增加纺丝的灵活性。通过气栗输出气流至气流缓冲室，并通过通孔聚焦气流形成环绕喷嘴的鞘层气流进行辅助静电纺丝；通过减压阀可以调节气流的输入强度，通过通孔长径比的设计可以调节聚焦气流的约束强度。
[0016]本实用新型提供的调节片设有不同厚度，分别有Imm?3mm;其作用是作为垫片安装于进液筒和气罩之间，作为一种调节的配件进行可选择性的安装，由于不锈钢针头通过转接头安装于进液筒上，故安装调节片可以调节气罩和进液筒的相对安装距离，从而可以调节不锈钢针头的针尖距离气罩底面的距离；调节片、进液筒与气罩同轴安装；当不安装调节片时，不锈钢针头的针尖距离气罩底面的伸出长度为6_，通过选择性进行调节片组合安装实现针尖伸出气罩长度的调节，根据调节片的厚度设计，针尖伸出长度的调节范围为O?6mm ;出气通道对气流进行聚焦约束并作用于针尖，对纺丝的辅助效果跟针尖距离气流出口的距离有很大的关联，调节针尖伸出气罩长度可以实现气流辅助效果的调控，增加静电纺丝的自由度。