本發(fā)明涉及靜電紡絲技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種用于靜電紡絲設(shè)備的帶輔助電極正四棱臺九噴嘴連續(xù)的噴頭。本發(fā)明還涉及一種具有該帶輔助電極正四棱臺九噴嘴連續(xù)的噴頭的靜電紡絲設(shè)備。

背景技術(shù)：

眾所周知，靜電紡絲是一種特殊的纖維制造工藝，聚合物溶液或熔體在強電場中進行噴射紡絲。在電場作用下，針頭處的液滴會由球形變?yōu)閳A錐形(即“泰勒錐”)，并從圓錐尖端延展得到纖維細絲。這種方式可以生產(chǎn)出納米級直徑的聚合物細絲。

在現(xiàn)有技術(shù)中，針對陣列多噴頭靜電紡絲設(shè)備，其利用在平面上呈線性矩形陣列裝置的多個噴頭進行紡絲，可實現(xiàn)電紡纖維膜材的大批量生產(chǎn)。然而經(jīng)過長時間的使用后，在平面上呈陣列布置的噴頭，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(dǎo)致紡絲不均。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是提供一種用于靜電紡絲設(shè)備的帶輔助電極正四棱臺九噴嘴連續(xù)的噴頭，該帶輔助電極正四棱臺九噴嘴連續(xù)的噴頭可以解決電場差異較大以及單位面積上針頭數(shù)目少的問題。本發(fā)明的另一目的是提供一種包括上述帶輔助電極正四棱臺九噴嘴連續(xù)的噴頭的靜電紡絲設(shè)備。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供一種用于靜電紡絲設(shè)備的帶輔助電極正四棱臺九噴嘴連續(xù)的噴頭，包括本體，所述本體具有呈正四棱臺狀的基座；

多個所述基座沿軸向分布，且任意相鄰的兩個所述基座的下底面在軸向方向上貼合；兩個貼合的所述下底面的兩側(cè)分別設(shè)有連接孔；位于所述本體兩側(cè)邊緣的所述基座、下底面的兩側(cè)邊緣的頂角設(shè)有邊緣孔；

所述基座的四條側(cè)邊分別設(shè)有側(cè)邊孔，全部所述側(cè)邊孔的高度一致；所述基座頂部中心位置設(shè)有頂端孔；所述側(cè)邊孔的豎直延長線位于所述連接孔的豎直延長線與所述頂端孔的豎直延長線中間；

位于所述本體兩側(cè)邊緣的所述基座，其所述邊緣孔、所述側(cè)邊孔以及所述頂端孔均設(shè)有尺寸相同的輔助電極；所述連接孔、其余所述基座的所述側(cè)邊孔以及所述頂端孔均設(shè)有尺寸相同的噴嘴。

優(yōu)選地，全部所述基座的尺寸相同。

優(yōu)選地，所述輔助電極的尺寸與所述噴嘴的尺寸相同。

優(yōu)選地，所述基座的上底面與下底面之間的距離為1mm～10mm，所述噴嘴的內(nèi)徑為0.5mm～2mm，所述噴嘴的長度為10mm～40mm。

優(yōu)選地，所述本體的內(nèi)部具有溶液通道，所述本體的表面具有與所述溶液通道連通的進液口；所述噴嘴的內(nèi)部具有與所述進液口連通的出液腔。

本發(fā)明還提供一種靜電紡絲設(shè)備，包括如上述任一項所述的帶輔助電極正四棱臺九噴嘴連續(xù)的噴頭。

優(yōu)選地，所述噴嘴的頂端具有用以容納紡絲液的容納頭；所述噴嘴的上方設(shè)有能夠與所述噴嘴產(chǎn)生誘導(dǎo)磁場、并且收集在誘導(dǎo)磁場作用下紡絲液射流所形成的纖維的收集裝置。

優(yōu)選地，所述收集裝置與所述基座下底面之間的間距為120mm～220mm。

相對于上述背景技術(shù)，本發(fā)明提供的用于靜電紡絲設(shè)備的帶輔助電極正四棱臺九噴嘴連續(xù)的噴頭，基座呈正四棱臺狀，多個基座沿軸向分布，且任意相鄰的兩個基座的下底面在軸向方向上貼合，兩個貼合的下底面的兩側(cè)分別設(shè)有連接孔；位于本體兩側(cè)邊緣的基座、下底面的兩側(cè)邊緣的頂角設(shè)有邊緣孔；基座的四條側(cè)邊分別設(shè)有側(cè)邊孔，全部側(cè)邊孔的高度一致；基座頂部中心位置設(shè)有頂端孔；側(cè)邊孔的豎直延長線位于連接孔的豎直延長線與頂端孔的豎直延長線中間；位于本體兩側(cè)邊緣的基座，其邊緣孔、側(cè)邊孔以及頂端孔均設(shè)有尺寸相同的輔助電極；連接孔、其余基座的所述側(cè)邊孔以及頂端孔均設(shè)有尺寸相同的噴嘴。

也即，針對非位于本體兩側(cè)邊緣的基座，其上底面、側(cè)邊和下底面均設(shè)有噴嘴；針對位于本體兩側(cè)邊緣的基座，除了與其相鄰的基座所共用的下底面的連接孔之外，邊緣孔、側(cè)邊孔和上底面均設(shè)有尺寸相同的輔助電極；針對同一基座，分別位于上底面、側(cè)邊以及下底面的輔助電極或者噴嘴的高度不一，共有三個高度，且全部輔助電極的尺寸相同，全部噴嘴的尺寸相同；如此設(shè)置的帶輔助電極正四棱臺九噴嘴連續(xù)的噴頭，各個噴嘴電場強度差異較小，尖端電場更加均勻，且有突出優(yōu)勢在于單位面積上針頭數(shù)目較多。

本發(fā)明所提供的靜電紡絲設(shè)備，具備上述有益效果，此處不再贅述。

附圖說明

為了更清楚地說明本發(fā)明實施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對實施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的實施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)提供的附圖獲得其他的附圖。

圖1為現(xiàn)有技術(shù)中平面上呈三排線性陣列布置帶輔助電極正四棱臺九噴嘴連續(xù)的噴頭的示意圖；

圖2為現(xiàn)有技術(shù)中平面上呈矩形端點的投影間隔陣列布置帶輔助電極正四棱臺九噴嘴連續(xù)的噴頭的示意圖；

圖3為本發(fā)明實施例所提供的靜電紡絲帶輔助電極正四棱臺九噴嘴連續(xù)的噴頭的主視圖；

圖4為圖3中靜電紡絲帶輔助電極正四棱臺九噴嘴連續(xù)的噴頭的側(cè)視圖；

圖5為圖3中靜電紡絲帶輔助電極正四棱臺九噴嘴連續(xù)的噴頭的俯視圖；

圖6為本發(fā)明實施例所提供的靜電紡絲帶輔助電極正四棱臺九噴嘴連續(xù)的噴頭與收集裝置的側(cè)視圖；

圖7為圖1中的電場仿真結(jié)果示意圖；

圖8為圖2中的電場仿真結(jié)果示意圖；

圖9為圖3中的電場仿真結(jié)果示意圖。

具體實施方式

下面將結(jié)合本發(fā)明實施例中的附圖，對本發(fā)明實施例中的技術(shù)方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例?；诒景l(fā)明中的實施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發(fā)明保護的范圍。

為了使本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員更好地理解本發(fā)明方案，下面結(jié)合附圖和具體實施方式對本發(fā)明作進一步的詳細說明。

請參考圖1至圖9，圖1為現(xiàn)有技術(shù)中平面上呈三排線性陣列布置帶輔助電極正四棱臺九噴嘴連續(xù)的噴頭的示意圖；圖2為現(xiàn)有技術(shù)中平面上呈矩形端點的投影間隔陣列布置帶輔助電極正四棱臺九噴嘴連續(xù)的噴頭的示意圖；圖3為本發(fā)明實施例所提供的靜電紡絲帶輔助電極正四棱臺九噴嘴連續(xù)的噴頭的主視圖；圖4為圖3中靜電紡絲帶輔助電極正四棱臺九噴嘴連續(xù)的噴頭的側(cè)視圖；圖5為圖3中靜電紡絲帶輔助電極正四棱臺九噴嘴連續(xù)的噴頭的俯視圖；圖6為本發(fā)明實施例所提供的靜電紡絲帶輔助電極正四棱臺九噴嘴連續(xù)的噴頭與收集裝置的側(cè)視圖；圖7為圖1中的電場仿真結(jié)果示意圖；圖8為圖2中的電場仿真結(jié)果示意圖；圖9為圖3中的電場仿真結(jié)果示意圖。

本發(fā)明提供的一種用于靜電紡絲設(shè)備的帶輔助電極正四棱臺九噴嘴連續(xù)的噴頭，包括本體，本體可以看作是帶輔助電極正四棱臺九噴嘴連續(xù)的噴頭的基準；本體可以呈塊狀、條狀或其他形狀。

本體具有基座1，基座1呈正四棱臺狀，呈正四棱臺狀的基座1應(yīng)具備上底面與下底面，且上底面與下底面之間具備一定的高度差。

多個基座1沿軸向分布，并且任意相鄰的兩個基座1的下底面在軸向方向上貼合；即，多個基座1沿軸向緊鄰設(shè)置，如說明書附圖3與附圖5所示。

相鄰的兩個基座1，兩個貼合的下底面的兩側(cè)分別設(shè)有連接孔，每個連接孔均設(shè)有噴嘴2；也即，相鄰的兩個基座1共用一條下底面的棱邊，且共用的棱邊的兩側(cè)分別設(shè)有連接孔；每條共用的棱邊具有兩個連接孔。

位于本體兩側(cè)邊緣的基座，由于其下底面外側(cè)沒有與之相鄰的基座，因此下底面外側(cè)不會產(chǎn)生共用的棱邊；在下底面的兩側(cè)邊緣的頂角設(shè)有邊緣孔，邊緣孔設(shè)有輔助電極7。

每個基座1的四條側(cè)邊分別設(shè)有側(cè)邊孔，且全部側(cè)邊孔的高度一致；基座1頂部中心位置設(shè)有頂端孔，側(cè)邊孔的豎直延長線位于連接孔的豎直延長線與頂端孔的豎直延長線中間。

本發(fā)明中，正四棱臺上底面為邊長4.63mm的正方形，正四棱臺下底面為邊長15mm的正方形，正四棱臺高度是3.25mm；位于中間層的四個側(cè)邊孔在距四棱臺下底面2.35mm所在平面與四棱臺四條側(cè)邊的交點處，以確保邊孔的豎直延長線位于連接孔的豎直延長線與頂端孔的豎直延長線中間。

針對位于本體兩側(cè)邊緣的基座1，該基座1的九個孔中，除了兩個連接孔之外(與相鄰的基座1的下底面共用的連接孔)，其余七個孔(包括兩個邊緣孔、四個側(cè)邊孔和一個頂端孔)均設(shè)有尺寸相同的輔助電極7；而針對其余基座1，其余基座1的九個孔均設(shè)有尺寸相同的噴嘴2。

針對本體的全部基座1，全部基座1的形狀尺寸相同；即，正四棱臺的尺寸相同；全部基座1上底面的輔助電極7與噴嘴2的高度相同，且全部基座1下底面的輔助電極7與噴嘴2的高度相同，全部基座1側(cè)邊的輔助電極7與噴嘴2的高度相同；即，位于本體的全部基座1共有三種不同高度，且三種高度分別位于基座1上底面、側(cè)邊與下底面，如說明書附圖3與附圖5所示。

具有噴嘴2的基座1可以看作是輸出結(jié)構(gòu)，具有輔助電極7的基座1可以看作是電極結(jié)構(gòu)；針對輸出結(jié)構(gòu)，基座1的九個連接孔分別連接噴嘴2，說明書附圖3與附圖4中的連接孔與噴嘴2的位置重合，并未顯示連接孔。

說明書附圖5中，所有輸出結(jié)構(gòu)在水平面上的投影即構(gòu)成了多個間隔的兩同心正方形的線性陣列圖形；其中，頂點32與頂點37即分別為兩組輸出結(jié)構(gòu)相對的連接孔的投影點，頂點32與頂點37的距離即為輸出結(jié)構(gòu)的寬度。

上文中，噴嘴2可以是針式噴嘴，針式噴嘴2遠離連接孔的末端為針尖結(jié)構(gòu)，該種針式噴嘴2為本領(lǐng)域常用的帶輔助電極正四棱臺九噴嘴連續(xù)的噴頭結(jié)構(gòu)，在此不作詳細的描述。每組輸出結(jié)構(gòu)的針式噴嘴2都是等高的，而且不同組輸出結(jié)構(gòu)的各針式噴嘴2也是等高的。

本發(fā)明中，任意相鄰的兩個基座1之間的間距相同，多個基座1均勻分布于本體，進一步保證尖端電場的均勻，有利于提高單位面積上噴嘴2的數(shù)量。

基座1的上底面與下底面之間的距離為1mm～10mm，噴嘴2的內(nèi)徑為0.5mm～2mm，噴嘴2的長度為10mm～40mm。本體的內(nèi)部具有溶液通道，本體的表面具有與溶液通道連通的進液口；噴嘴2的內(nèi)部具有與進液口連通的出液腔。

如說明書附圖5所示，同一組輸出結(jié)構(gòu)或電極結(jié)構(gòu)的各連接孔在水平面上的投影分別處于兩個同心的正方形的端點上，也即九個孔在投影面上的軌跡成兩個同心正方形。這種布置結(jié)構(gòu)更有利于保證尖端電場的均勻，同時有利于提高單位面積上針頭數(shù)目。

更為優(yōu)選的，各組輸出結(jié)構(gòu)與電極結(jié)構(gòu)的投影幾何同心位于同一直線上。如說明書附圖5所示，從微觀上看每組輸出結(jié)構(gòu)與電極結(jié)構(gòu)關(guān)于中心點31中心對稱。宏觀上看每組輸出結(jié)構(gòu)與電極結(jié)構(gòu)關(guān)于線段36對稱。頂點32和投影點33分別位于線段36的兩側(cè)并以線段36為對稱軸。同樣的，投影點34和投影點35分別位于線段36的兩側(cè)并以線段36為對稱軸。這種布置結(jié)構(gòu)更有利于保證尖端電場的均勻和單位面積上針頭數(shù)目的增加。

本發(fā)明所提供的一種具有帶輔助電極正四棱臺九噴嘴連續(xù)的噴頭的靜電紡絲設(shè)備，包括上述具體實施例所描述的帶輔助電極正四棱臺九噴嘴連續(xù)的噴頭；靜電紡絲設(shè)備的其他部分可以參照現(xiàn)有技術(shù)，本文不再展開。

本發(fā)明中，噴嘴2的頂端具有用以容納紡絲液的容納頭；噴嘴2的上方設(shè)有能夠與噴嘴2產(chǎn)生誘導(dǎo)磁場、并且收集在誘導(dǎo)磁場作用下紡絲液射流所形成的纖維的收集裝置4。收集裝置4與基座1的下底面之間的間距為120mm～220mm。

上述靜電紡絲設(shè)備，在工作過程中，將紡絲液通過外部的涂覆裝置均勻涂覆于各個針式噴嘴2上，本體相對于收集裝置4是固定不動的，并且針式噴嘴2的上方為收集裝置4，紡絲液在針式噴嘴2與收集裝置4形成的誘導(dǎo)電場下產(chǎn)生誘導(dǎo)射流，誘導(dǎo)射流被誘導(dǎo)至收集裝置4，從而形成纖維。

在靜電紡絲帶輔助電極正四棱臺九噴嘴連續(xù)的噴頭的其他實施中，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，本體表面具有進液孔，本體的內(nèi)部具有溶液通道，出液腔通過對應(yīng)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(yōu)選實例的靜電紡絲方法如下：

本體相對于收集裝置4是固定不動的，噴嘴2的上方設(shè)有收集裝置4，紡絲液在針式噴嘴2與收集裝置4所形成的誘導(dǎo)電場下產(chǎn)生誘導(dǎo)射流，誘導(dǎo)射流被誘導(dǎo)至收集裝置4形成纖維，這種紡絲方法和紡絲結(jié)構(gòu)能夠持續(xù)不間斷地大批量進行紡絲。

以下通過電場仿真來將實例中的靜電紡絲帶輔助電極正四棱臺九噴嘴連續(xù)的噴頭與在平面上呈線性陣列布置以及平面上呈正四棱臺端點投影陣列布置的帶輔助電極正四棱臺九噴嘴連續(xù)的噴頭進行對比。

仿真參數(shù)如下：針式噴嘴2直徑1mm，長度20mm，噴嘴材料為銅。如附圖5所示的俯視圖(水平投影)中，相鄰正四棱臺的間距是15mm，正四棱臺上底面為邊長4.63mm的正方形，正四棱臺下底面為邊長15mm的正方形，正四棱臺高度是3.25mm，正四棱臺材料為絕緣體。正四棱臺下底面與收集裝置的距離為170mm，收集裝置寬為60mm，長為160mm，厚為2mm，材料為銅。仿真軟件為comsol，仿真電壓為30kv。所取電場均為噴嘴尖端0.5mm電場。

與本發(fā)明相對比的布置方式如附圖1與附圖2；附圖1為平面上呈三排線性陣列布置帶輔助電極正四棱臺九噴嘴連續(xù)的噴頭的示意圖；圖2為現(xiàn)有技術(shù)中平面上呈矩形端點的投影間隔陣列布置帶輔助電極正四棱臺九噴嘴連續(xù)的噴頭的示意圖。

附圖1中，對比仿真的第一噴嘴51在平面5上成三排線性陣列布置；第一噴嘴51的直徑為1mm，第一噴嘴51端部到平面5的高度為20mm，相鄰噴嘴間距為15mm，材料為銅。第一噴嘴51的頂端離并未圖示的收集裝置的距離為150mm，收集裝置寬為60mm，長為160mm，厚為2mm，材料為銅。仿真軟件為comsol，仿真電壓為30kv。所取電場均為噴嘴尖端0.5mm電場。

附圖2中，對比仿真的第二噴嘴61在平面6上成兩個同心正方形及同心點陣列布置，該布置形成的軌跡與本靜電紡絲帶輔助電極正四棱臺九噴嘴連續(xù)的噴頭各連接孔在水平投影面上所形成的圖形一致。第二噴嘴61的直徑為1mm，噴嘴長度為20mm，同心正方形中大正方形邊長為15mm，小正方形邊長為7.5mm，相鄰?fù)恼叫伍g距為15mm，材料為銅。第二噴嘴61頂端與并未圖示的收集裝置距離為150mm，收集裝置長為160mm，寬為60mm，厚度為2mm，材料為銅。仿真軟件為comsol，仿真電壓為30kv。所取電場均為噴嘴尖端0.5mm電場。

圖7為圖1中的電場仿真結(jié)果示意圖，圖8為圖2中的電場仿真結(jié)果示意圖，圖9為本發(fā)明的電場仿真結(jié)果示意圖。

可以看出，圖9中相鄰針式噴嘴的電場強度相差較小，并且每個區(qū)域(每兩或四個波峰為一組所形成的曲線)的電場強度相差較?。欢鴪D7與圖8中，相鄰噴嘴的電場強度差距明顯比圖9中的大。因此采用本靜電紡絲帶輔助電極正四棱臺九噴嘴連續(xù)的噴頭所獲得的電場更均勻，且單位面積上的針頭數(shù)目增加一倍。

以上對本發(fā)明所提供的靜電紡絲設(shè)備及其帶輔助電極正四棱臺九噴嘴連續(xù)的噴頭進行了詳細介紹。本文中應(yīng)用了具體個例對本發(fā)明的原理及實施方式進行了闡述，以上實施例的說明只是用于幫助理解本發(fā)明的方法及其核心思想。應(yīng)當指出，對于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以對本發(fā)明進行若干改進和修飾，這些改進和修飾也落入本發(fā)明權(quán)利要求的保護范圍內(nèi)。