一种纺丝液曲率可控的螺旋型静电纺丝喷头及其使用方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN109881268A(43)申请公布日2019.06.14(21)申请号201910217391.5(22)申请日2019.03.21(71)申请人东华大学地址201620上海市松江区松江新城人民北路2999号申请人南通顶誉纺织机械科技有限公司(72)发明人覃小红熊健丁进平王荣武(74)专利代理机构上海泰能知识产权代理事务所31233代理人宋缨孙健(51)Int.Cl.D01D5/00(2006.01)权利要求书1页说明书4页附图2页(54)发明名称一种纺丝液曲率可控的螺旋型静电纺丝喷头及其使用方法(57)摘要本发明涉及一种纺丝液曲率可控的螺旋型静电纺丝喷头及其使用方法，纺丝液曲率可控的螺旋型静电纺丝喷头包括螺旋纺丝刀头和安装在刀头上的螺旋沟槽套管。螺旋纺丝刀头由轮廓为螺旋线、截面为三角形的螺旋体和圆柱状中心轴组成；螺旋沟槽套管由轮廓为螺旋纺丝刀头的螺旋线、截面为无上底的不封闭等腰梯形环和圆柱状中心轴组成，两者同心配置。本发明采用材质为聚四氟乙烯的螺旋沟槽套管可以使螺旋纺丝刀头表面的纺丝液曲率不发生显著波动，同时又不对纺丝喷头电场产生干扰。该技术在不干扰电场调控的基础上可以稳定纺丝液自由液面，调控纺丝液曲率，减少溶剂挥发，实现窄分布亚微米纤维、纳米纤维的批量制备。CN109881268ACN109881268A权利要求书1/1页1.一种纺丝液曲率可控的螺旋型静电纺丝喷头，包括螺旋纺丝刀头(8)，其特征是，所述的包括螺旋纺丝刀头(8)上固定安装有螺旋沟槽套管(9)，所述螺旋纺丝刀头(8)由轮廓为螺旋线、截面为三角形的螺旋体和圆柱状中心轴组成；所述螺旋沟槽套管(9)由轮廓为所述螺旋纺丝刀头(8)的螺旋线、截面为无上底的不封闭等腰梯形环和圆柱状中心轴组成，所述螺旋沟槽套管(9)与所述螺旋纺丝刀头(8)同心配置。2.如权利要求1所述的纺丝液曲率可控的螺旋型静电纺丝喷头，其特征是，所述轮廓螺旋线的直径为80-500mm，螺距为10-100mm；所述轮廓截面三角形为等腰三角形，底为20-100mm，高为40-200mm，在三角形两处底角螺旋线处倒有5-10mm圆角。3.如权利要求1或2所述的纺丝液曲率可控的螺旋型静电纺丝喷头，其特征是，所述螺旋纺丝刀头(8)材质为金属铜。4.如权利要求1所述的纺丝液曲率可控的螺旋型静电纺丝喷头，其特征是，所述螺旋沟槽套管(9)顶端有5-10mm光滑圆角；所述螺旋沟槽套管(9)与螺旋纺丝刀头(8)形成0-10mm宽的狭缝通道。5.如权利要求1或4所述的纺丝液曲率可控的螺旋型静电纺丝喷头，其特征是，所述螺旋沟槽套管(9)材质为聚四氟乙烯。6.一种利用如权利要求1所述的纺丝液曲率可控的螺旋型静电纺丝喷头进行静电纺丝的方法，主要包括以下步骤：1)将金属圆柱滚筒(5)接地(7)或与高压发生器(1)负极相连,螺旋纺丝刀头(8)与高压发生器(1)正极相连，调整金属圆柱滚筒(5)和纺丝液曲率可控的螺旋型静电纺丝喷头的距离；2)打开金属圆柱滚筒(5)的驱动电机(4)，并设置金属圆柱滚筒(5)的转速；3)将纺丝液曲率可控的螺旋型静电纺丝喷头底部浸没在纺丝液槽(2)中并设置其转速,纺丝液槽(2)储有高聚物纺丝液(10)；4)打开高压发生器(1)开关，缓慢增加电压至所需纺丝电压；5)大量射流(3)在上部螺旋纺丝刀头的纺丝液表面(11)产生；6)射流(3)在高压静电场作用下飞向金属圆柱滚筒(5)，溶剂挥发，射流拉伸固化沉积在金属圆柱滚筒(5)上形成大量纳米纤维(6)。7.如权利要求6所述的静电纺丝方法，其特征是，所述金属圆柱滚筒(5)直径为80mm-1200mm，所述可调速电机(4)转速为0-100r/min。8.如权利要求6所述的静电纺丝方法，其特征是，所述纺丝液曲率可控的螺旋型静电纺丝喷头旋转的角速度为0-15r/min。9.如权利要求6所述的静电纺丝方法，其特征是，所述高压发生器(1)电压调节范围为0-100KV。2CN109881268A说明书1/4页一种纺丝液曲率可控的螺旋型静电纺丝喷头及其使用方法技术领域[0001]本发明属于纳米纤维和纺织机械技术领域，特别涉及一种纺丝液曲率可控的螺旋型静电纺丝喷头及其使用方法。背景技术[0002]当将聚合物纤维直径从微米尺度降至亚微米尺度或纳米尺度时，就会出现一系列惊奇的特性。如非常大的体积比表面积，纳米纤维的体积比表面积基本是微米纤维的1000倍；可以灵活地进行表面功能化；与其他已知材料形式相比所表现出优越的效应和机械性能，如表面与界面效应、小尺寸效应、量子尺寸效应和量子隧道效应及刚度、抗张强度等。这些杰出的性能使得纳米纤维成为许多重要应用的首选材料，在高效过滤、生物医用、智能传感等领域极具发展潜力。综合