圓柱面梯形波軌跡陣列的靜電紡絲噴頭及靜電紡絲方法技術

本發明專利技術公開了一種圓柱面梯形波軌跡陣列的靜電紡絲噴頭及靜電紡絲方法，包括本體，所述本體具有一位于頂部的圓柱面以及設有至少兩組輸出結構，各組輸出結構包括開設在圓柱面上的四個連接孔，每個連接孔上均接有針式噴嘴，各針式噴嘴沿圓柱面的法向延伸且等高，四個連接孔位于一梯形的端點上，且該梯形的底邊和頂邊平行于圓柱面的軸線，后一組輸出結構相對于前一組輸出結構在圓柱面的軸線方向上對稱，相鄰組輸出結構共用一個連接孔從而該連接孔作為兩組輸出結構的對稱中心。本發明專利技術各針式噴嘴電場強度差異較小，各噴嘴的尖端電場更加均勻。本發明專利技術可應用于靜電紡絲。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及靜電紡絲領域，特別是涉及一種圓柱面梯形波軌跡陣列的靜電紡絲噴頭及靜電紡絲方法。
技術介紹
申請號為200910031948.2的專利技術專利公開了一種陣列多噴頭靜電紡絲設備，利用在平面上呈線性矩形陣列布置的多個噴頭進行紡絲，可實現電紡纖維膜材的大批量生產。然而經過長時間的使用后，技術人員發現當噴頭在平面上呈陣列布置后，各噴頭尖端的電場會相互影響、干擾，使得不同噴頭之間電場差異較大導致紡絲不均。
技術實現思路
為了解決上述問題，本專利技術的目的在于提供一種圓柱面梯形波軌跡陣列的靜電紡絲噴頭，其噴嘴的尖端電場較為均勻。本專利技術所采用的技術方案是：一種圓柱面梯形波軌跡陣列的靜電紡絲噴頭，包括本體，所述本體具有一位于頂部的圓柱面以及設有至少兩組輸出結構，各組輸出結構包括開設在圓柱面上的四個連接孔，每個連接孔上均接有針式噴嘴，各針式噴嘴沿圓柱面的法向延伸且等高，四個連接孔位于一梯形的端點上，且該梯形的底邊和頂邊平行于圓柱面的軸線，后一組輸出結構相對于前一組輸出結構在圓柱面的軸線方向上對稱，相鄰組輸出結構共用一個連接孔從而該連接孔作為兩組輸出結構的對稱中心。作為本專利技術的進一步改進，相鄰組輸出結構呈中心對稱。作為本專利技術的進一步改進，每組輸出結構中，由四個連接孔形成的梯形為等腰梯形。作為本專利技術的進一步改進，同一組輸出結構中，各連接孔在水平面上的投影所構成的等腰梯形具有長度相等的腰和底邊。本專利技術還提供一種靜電紡絲方法，其采用的技術方案是：使用上述的靜電紡絲噴頭，將紡絲液涂覆于各針式噴嘴上，紡絲液在針式噴嘴、收集裝置所形成的誘導電場下產生誘導射流，誘導射流被誘導至收集裝置形成纖維。另外，本專利技術的靜電紡絲噴頭還可以采用以下結構：所述針式噴嘴具有中空的出液腔，所述本體表面具有進液口，本體內部具有溶液通道，所述出液腔通過對應的連接孔、溶液通道連通進液口。該靜電紡絲噴頭的靜電紡絲方法如下：將紡絲液通過溶液通道注入出液腔內并到達針式噴嘴頂端，紡絲液在針式噴嘴、收集裝置所形成的誘導電場下產生誘導射流，誘導射流被誘導至收集裝置形成纖維。本專利技術的有益效果是：本專利技術的每組輸出結構的四個連接孔構成一個梯形軌跡，當相鄰輸出結構在圓柱面的軸線方向上對稱布置后，各組輸出結構即構成一個梯形波軌跡，這種布置方式相對于在平面上呈陣列軌跡布置的噴嘴的現有技術來說，各噴嘴電場強度差異較小，各噴嘴的尖端電場更加均勻。附圖說明下面結合附圖和實施方式對本專利技術進一步說明。圖1是靜電紡絲噴頭的主視圖；圖2是靜電紡絲噴頭的側視圖；圖3是靜電紡絲噴頭的俯視圖；圖4是靜電紡絲過程的示意圖；圖5是在平面上呈三排線性陣列布置噴頭的示意圖；圖6是在平面上呈梯形波陣列布置噴頭的示意圖；圖7是圖5中布置方式的電場仿真結果示意圖；圖8是圖6中布置方式的電場仿真結果示意圖；圖9是本專利技術電場仿真結果示意圖。具體實施方式如圖1至圖3所示的圓柱面梯形波軌跡陣列的靜電紡絲噴頭，包括本體1，本體1具有一位于頂部的圓柱面以及設有至少兩組輸出結構，所述的輸出結構用于收集并噴射紡絲液。每組輸出結構由開設在圓柱面上的四個連接孔以及分別連接在連接孔上的針式噴嘴2組成，附圖中的連接孔與針式噴嘴2重合，因此連接孔在圖1和圖2中沒有標示。這四個連接孔的連線構成一梯形軌跡，也即這四個連接孔在一個梯形的端點上。該梯形的底邊和頂邊與圓柱面的軸線平行，如此，梯形的底邊和頂邊均與圓柱面重合，均在圓柱面表面。實施例中，各組輸出結構沿圓柱面的軸線方向布置，比如圖3中的從左至右布置，其中，后一組輸出結構相對于前一組輸出結構在圓柱面的軸線方向上對稱，并且相鄰組輸出結構共用一個連接孔31，從而該連接孔31作為兩組輸出結構的對稱中心。由此，整個噴頭上即形成了由多個梯形所構成的梯形波軌跡。上述的針式噴嘴2遠離連接孔的末端為針尖結構，該種針式噴嘴2為本領域常用的噴頭結構，在此不作詳細的描述。每組輸出結構的針式噴嘴2都是等高的，而且不同組輸出結構的各針式噴嘴2也是等高的，也即所有的針式噴嘴2均相對于圓柱面來說等高。這些針式噴嘴2沿圓柱面的法向延伸。上述的本體1可以是完整的圓柱體結構從而其表面均為圓柱面，也可以是僅有一部分具有圓柱面的結構。上述的連接孔31，以及其余相鄰組輸出結構共用的連接孔均位于圓柱面的頂線上。具有上述連接孔、針式噴嘴軌跡的靜電紡絲噴頭能大大減少呈各針式噴嘴電場的相互影響，使得各針式噴嘴的尖端電場更加均勻。具有上述梯形波陣列軌跡布置的噴頭，各噴嘴電場強度差異較小，各噴嘴的尖端電場更加均勻。在某一并未圖示的實施例中，相鄰組輸出結構為軸對稱結構，呈線性陣列布置，即各梯形均位于圓柱面頂線的同一側。而在更優選的實施例中，相鄰組輸出結構呈中心對稱。具體來說，如圖3所示，最左側的一組輸出結構在水平面上沿著連接孔31旋轉180度后即與下一組輸出結構重合。此時即形成了圖3中的中心對稱的梯形波陣列軌跡32。進一步優選的，每組輸出結構中的梯形軌跡為等腰梯形。更進一步，同一組輸出結構中，各連接孔在水平面上的投影所構成的等腰梯形具有長度相等的腰和底邊。這種布置結構更有利于保證尖端電場的均勻。上述實施例的靜電紡絲方法如下：如圖4所示，將紡絲液通過外部的涂覆裝置均勻涂覆于各針式噴嘴2上，本體1相對于收集裝置4是固定不動的，并且針式噴嘴2朝向收集裝置4，紡絲液在針式噴嘴2、收集裝置4所形成的誘導電場下產生誘導射流，誘導射流被誘導至收集裝置4形成纖維。在靜電紡絲噴頭的其他實施例中，針式噴嘴2可以具有中空的出液腔，該出液腔貫通針式噴嘴2前后，在本體1表面具有進液口，本體1內部具有溶液通道，出液腔通過對應的連接孔、溶液通道連通進液口。此時，連接孔可以認為是一個噴孔。采用該優選實施例的靜電紡絲方法如下：如圖4所示，本體1相對于收集裝置4是固定不動的，并且針式噴嘴2朝向收集裝置4，將紡絲液通過溶液通道注入出液腔內并到達針式噴嘴2頂端，紡絲液在針式噴嘴2、收集裝置4所形成的誘導電場下產生誘導射流，誘導射流被誘導至收集裝置4形成纖維。這種紡絲方法和紡絲結構能夠持續而不間斷地進行紡絲。以下通過電場仿真來將實施例中的靜電紡絲噴頭與在平面上呈線性陣列布置以及梯形陣列布置的噴頭進行對比。仿真參數如下：針式噴嘴2直徑2mm，噴嘴端部至圓柱面的高度為15mm，在如圖3所示的俯視圖（水平投影面）中，相鄰噴嘴投影點的間距為20mm，噴嘴材料為不銹鋼，圓柱面的直徑為100mm，長度為220mm，材料為不銹鋼。圓柱面頂線距離收集裝置距離為115mm，收集裝置寬為180mm，長為240mm，厚為2mm，材料為鋁。仿真軟件為comsol，仿真電壓為50kv。所取電場均為噴嘴尖端1mm處電場。對比仿真的噴嘴61在平面6上成三排線性陣列布置，如圖5所示。噴嘴61直徑2mm，噴嘴端部至平面6的高度為15mm，相鄰噴嘴間距為20mm，材料為不銹鋼。噴嘴61的頂端離并未圖示的收集裝置距離為100mm，收集裝置寬為180mm，長為240mm，厚為2mm，材料為鋁。仿真軟件為comsol，仿真電壓為50kv；所取電場均為噴嘴尖端1mm處電場。如圖6所示，對比仿真的噴嘴51在平面5上成梯形波軌跡陣列布置，并且其對稱中心為梯形的一個頂點。噴嘴51直徑2mm，噴嘴端部至平面5的高度為15mm，相鄰本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種圓柱面梯形波軌跡陣列的靜電紡絲噴頭，包括本體(1)，其特征在于：所述本體(1)具有一位于頂部的圓柱面以及設有至少兩組輸出結構，各組輸出結構包括開設在圓柱面上的四個連接孔，每個連接孔上均接有針式噴嘴(2)，各針式噴嘴(2)沿圓柱面的法向延伸且等高，四個連接孔位于一梯形的端點上，且該梯形的底邊和頂邊平行于圓柱面的軸線，后一組輸出結構相對于前一組輸出結構在圓柱面的軸線方向上對稱，相鄰組輸出結構共用一個連接孔從而該連接孔作為兩組輸出結構的對稱中心。

【技術特征摘要】
1.一種圓柱面梯形波軌跡陣列的靜電紡絲噴頭，包括本體(1)，其特征在于：所述本體(1)具有一位于頂部的圓柱面以及設有至少兩組輸出結構，各組輸出結構包括開設在圓柱面上的四個連接孔，每個連接孔上均接有針式噴嘴(2)，各針式噴嘴(2)沿圓柱面的法向延伸且等高，四個連接孔位于一梯形的端點上，且該梯形的底邊和頂邊平行于圓柱面的軸線，后一組輸出結構相對于前一組輸出結構在圓柱面的軸線方向上對稱，相鄰組輸出結構共用一個連接孔從而該連接孔作為兩組輸出結構的對稱中心。2.根據權利要求1所述的圓柱面梯形波軌跡陣列的靜電紡絲噴頭，其特征在于：相鄰組輸出結構呈中心對稱。3.根據權利要求1所述的圓柱面梯形波軌跡陣列的靜電紡絲噴頭，其特征在于：每組輸出結構中，由四個連接孔形成的梯形為等腰梯形。4.根據權利要求3所述的圓柱面梯形波軌跡陣列的靜電紡絲噴頭，其特征在于：...

【專利技術屬性】
技術研發人員：朱自明，陳新度，王晗，曾俊，曾廣明，房飛宇，梁烽，陳新，
申請(專利權)人：廣東工業大學，
類型：發明
國別省市：廣東;44