带独立供电的均匀分液静电纺丝喷头的制作方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种纺丝装置，特别是涉及带独立供电的均匀分液静电纺丝喷头。
【背景技术】
[0002]近几年来，由于纳米技术以及纳米材料研究的迅速升温，发展了许多制备纳米纤维的方法，如模板聚合、自组装、界面聚合、固相机械化学合成和静电纺丝等。静电纺丝技术以其连续、方便、快速、工艺简单、成本低廉的特点逐渐成为纳米纤维制造的主流技术。传统静电纺丝技术通常采用单根针头作为喷丝头，效率低下，产量很低，所以提高静电纺丝纳米纤维产量，实现多射流喷射是目前加速静电纺丝产业化应用的研究重点(J.C.Almekindersand C.Jones.Multiple jet electrohydrodynamic spraying and applicat1ns!! J]? J.Aerosol.Sc1., 1999，17:969-971)。多喷嘴纺丝喷射是实现多射流静电纺丝最简单与方便的手段。但静电纺丝中纺丝喷嘴上加载有高压静电纺，每个射流均存在类似单根针头体系静电纺丝的鞭动不稳定性，并且各喷头之间易产生电场抑制干扰，同时空间电场分布不均匀也会导致各个喷头的喷射状态不一致，难以保证各个喷嘴同时进行持续稳定的射流喷射;再者，不同喷嘴处的供液流速差异较大也将导致各个喷头所喷射获得的纳米纤维形态尺寸差异很大，影响了所制备纳米纤维品质的提高。提高各个喷头纺丝液供给的均匀性，确保各喷头进行均匀射流喷射，是静电纺丝技术研究的重点。
【发明内容】
[0003]本实用新型的目的旨在提供可提高各个纺丝喷头供液的均匀性，并通过可调高压电源控制不同针头处的电压，减弱射流间的排斥作用，以适应大面积静电纺丝均匀稳定成膜需求的带独立供电的均匀分液静电纺丝喷头。
[0004]本实用新型设有可控注射装置、分液装置、纺丝喷头组、高压电源和接收装置；
[0005]可控注射装置设有可控注射器、液体导管;分液装置设有一级辅助分流管道、二级辅助分流管道、三级辅助分流管道、一级缓冲室、二级缓冲室;分液装置通过液体导管与注射器连接，实现纺丝溶液供给；
[0006]液体导管与一级辅助分流管道入口连接，一级辅助分流管道设有复数个液体出口与二级辅助分流管道连接;二级辅助分流管道设有复数个液体入口，各个二级辅助分流管道液体入口分别通过管道与复数个一级辅助分流管道液体出口连接;各个二级辅助分流管道液体入口与所连接的一级辅助分流管道出口数量相等;二级辅助分流管道液体出口与复数个一级缓冲室连接;一级缓冲室分别与复数个三级辅助分流管道连接;每个一级缓冲室所连接的三级辅助分流管道数量相等;三级辅助分流管道均匀连接至二级缓冲室上侧;二级缓冲室连接纺丝喷头组，纺丝喷头组的各个纺丝喷头在二级缓冲室下侧均匀分布；
[0007]高压电源设有多个独立的电压输出端，各个电压输出端的输出电压可独立调节；各个电压输出端经导线分别与各个纺丝喷头相连，实现各纺丝喷头施加电压的独立可控；
[0008]接收装置设于纺丝喷头组下方，接收装置用于收集纺丝喷头组喷出的纳米纤维丝，接收装置与高压电源连接。
[0009]每一级传输通路中液体出口均以进液口为中心进行对称布置，一级缓冲室和二级缓冲室中可布置有隔板结构。
[0010]所述高压电源可采用可调高压电源，电压值可为-50?50kV。
[0011]本实用新型通过设计合理的流道结构提高各个纺丝喷头供液的均匀性，并通过高压电源控制不同针头处的电压，确保多射流的稳定快速喷射，大面积进行纺丝以进一步提高静电纺丝效率，减小射流之间静电干扰，促进静电纺丝在收集装置上的均匀分布，提高所收集到纳米纤维的均匀性，改善纳米纤维边缘收集的不规则，改善静电纺丝的质量。
[0012]本实用新型的纺丝喷头组固定在分液装置上;通过可控注射装置和分液装置连接给纺丝喷头组提供纺丝液;通过高压电源与纺丝喷头组连接提供高压，使纺丝喷头组与接收装置之间形成高压电场;金属板固定在收集装置上。静电纺丝时，通过可控注射装置和分液装置使纺丝液均匀供给至纺丝喷头组，使纺丝喷头组的多个喷头同时喷射纺丝;在喷头与接收装置间形成强度可调的高压电场，作用于静电纺丝射流，减小射流之间的静电干扰，改善静电纺丝过程中射流的稳定性，提高静电纺丝纳米纤维的质量。通过更改所设计分液装置的流道样式可以应用于不同喷头数量、不同喷头排列方式的纺丝喷头组，故本实用新型可适用于不同喷头数量与排列方式的纺丝喷头组。
[0013]本实用新型的分液装置通过液体导管与注射器连接，实现纺丝液体供给;液体导管与一级辅助分流管道入口连接，一级辅助分流管道设有复数个出口与二级辅助分流管道连接;二级辅助分流管道设有复数个液体入口，各个二级辅助分流管道液体入口分别通过管道与复数个一级辅助分流管道液体出口连接;各个二级辅助分流管道液体入口与所连接的一级辅助分流管道液体出口数量相等;二级辅助分流管道液体出口与复数个一级缓冲室连接;一级缓冲室分别与复数个三级辅助分流管道连接;每个一级缓冲室所连接的三级辅助分流管道数量相等;三级辅助分流管道均匀连接至二级缓冲室上侧;二级缓冲室上连接有纺丝喷头组，各个纺丝喷头在二级缓冲室下侧均匀分布;高压电源设有多个独立的电压输出端，各个电压输出端的输出电压可独立调节;各个电压输出端经导线分别与各个纺丝喷头相连，实现各纺丝喷头施加电压的独立可控。
[0014]纺丝液从可控喷射装置中流出，经过液体导管后进入一级辅助分流管道和二级辅助分流管道;纺丝液经二级辅助分流管道后进入一级缓冲室，为控制纺丝液流速，一级缓冲气室内设有隔板，置于该区域的中心位置。经过一级缓冲室作用后，液体出口数量增加为分流管道数量的复数倍，如8倍;纺丝液从一级缓冲室的液体出口流出后进入三级辅助分流管道和二级缓冲室，最终通过纺丝喷头组流出；纺丝射流在高压电源和收集板之间形成的高压电场的作用下，大量均匀喷射。
[0015]根据纺丝针头数量可以设置多级分流管道及多层缓冲室，不同层缓冲室根据实际情况可以采用隔板结构，也可为一整体流室。每一层缓冲室的液体出口数量，以所对应的进液口为中心沿对角线等距阵列排布。每个液体出口对应有辅助分流通道，加快纺丝射流传输，提高纺丝射流在下一级结构入口处分布的均匀性。
[0016]本实用新型适用于不同数量和排列方式的喷嘴组。
[0017]通过调节不同纺丝喷头上的施加电压，改变喷头处的电场强度，避免了喷头间的相互干扰，保证的各个纺丝喷头的持续喷射；
[0018]本实用新型通过多个喷嘴喷射实现批量连续制备纳米纤维，显著提高静电纺丝的效率，通过引入多层分流管道及多层缓冲室，使纺丝液均匀高效的分配到纺丝喷头组的每个喷头;在喷头与接收装置间形成高压电场，作用于静电纺丝射流，减小射流之间的静电干扰，提高静电纺丝过程中射流的稳定性，改善静电纺丝纳米纤维的质量。
【附图说明】
[0019]图1为本实用新型实施例的结构组成示意图。
[0020]图中各标记为:I可控注射器，2液体导管，3—