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)備的帶輔助電極的正四棱臺(tái)九噴嘴間隔陣列噴頭。本發(fā)明還涉及一種具有該帶輔助電極的正四棱臺(tái)九噴嘴間隔陣列噴頭的靜電紡絲設(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(qiáng)電場(chǎng)中進(jìn)行噴射紡絲。在電場(chǎng)作用下，針頭處的液滴會(huì)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(xì)絲。這種方式可以生產(chǎn)出納米級(jí)直徑的聚合物細(xì)絲。

在現(xiàn)有技術(shù)中，針對(duì)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(gè)噴頭進(jìn)行紡絲，可實(shí)現(xiàn)電紡纖維膜材的大批量生產(chǎn)。然而經(jīng)過(guò)長(zhǎng)時(shí)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(chǎng)會(huì)相互影響、干擾，使得不同噴頭之間電場(chǎng)差異較大導(dǎo)致紡絲不均。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是提供一種用于靜電紡絲設(shè)備的帶輔助電極的正四棱臺(tái)九噴嘴間隔陣列噴頭，該帶輔助電極的正四棱臺(tái)九噴嘴間隔陣列噴頭可以解決電場(chǎng)差異較大以及單位面積上針頭數(shù)目少的問(wèn)題。本發(fā)明的另一目的是提供一種包括上述帶輔助電極的正四棱臺(tái)九噴嘴間隔陣列噴頭的靜電紡絲設(shè)備。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供一種用于靜電紡絲設(shè)備的帶輔助電極的正四棱臺(tái)九噴嘴間隔陣列噴頭，包括本體，

所述本體具有呈正四棱臺(tái)狀的基座，多個(gè)所述基座呈間隔陣列排布；

所述基座下底面的四個(gè)頂角均設(shè)有連接孔；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(zhǎng)線位于所述連接孔的豎直延長(zhǎng)線與所述頂端孔的豎直延長(zhǎng)線中間；

位于所述本體兩側(cè)邊緣的所述基座，其所述連接孔、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；其余所述基座的所述連接孔、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，任意相鄰的兩個(gè)所述基座之間的間距相同。

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(zhǎng)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(jìn)液口；所述噴嘴的內(nèi)部具有與所述進(jìn)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(xiàng)所述的帶輔助電極的正四棱臺(tái)九噴嘴間隔陣列噴頭。

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(chǎng)、并且收集在誘導(dǎo)磁場(chǎng)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(duì)于上述背景技術(shù)，本發(fā)明提供的用于靜電紡絲設(shè)備的帶輔助電極的正四棱臺(tái)九噴嘴間隔陣列噴頭，基座呈正四棱臺(tái)狀，多個(gè)基座呈間隔陣列排布；基座下底面的四個(gè)頂角均設(shè)有連接孔；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(zhǎng)線位于連接孔的豎直延長(zhǎng)線與頂端孔的豎直延長(zhǎng)線中間；位于本體兩側(cè)邊緣的基座，其連接孔、側(cè)邊孔以及頂端孔均設(shè)有尺寸相同的輔助電極；其余基座的所述連接孔、側(cè)邊孔以及頂端孔均設(shè)有尺寸相同的噴嘴。

也即，位于同一基座上底面的輔助電極或者噴嘴的高度相同，位于同一基座下底面的四個(gè)輔助電極或者四個(gè)噴嘴的高度相同，而位于同一基座側(cè)邊的四個(gè)輔助電極或者四個(gè)噴嘴的高度相同；而針對(duì)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(gè)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)置的帶輔助電極的正四棱臺(tái)九噴嘴間隔陣列噴頭，各個(gè)噴嘴電場(chǎng)強(qiáng)度差異較小，尖端電場(chǎng)更加均勻，且有突出優(yōu)勢(shì)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(shuō)明

為了更清楚地說(shuō)明本發(fā)明實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡(jiǎn)單地介紹，顯而易見(jiàn)地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來(lái)講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)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的正四棱臺(tái)九噴嘴間隔陣列噴頭的示意圖；

圖2為現(xiàn)有技術(shù)中平面上呈矩形端點(diǎn)的投影間隔陣列布置帶輔助電極的正四棱臺(tái)九噴嘴間隔陣列噴頭的示意圖；

圖3為本發(fā)明實(shí)施例所提供的靜電紡絲帶輔助電極的正四棱臺(tái)九噴嘴間隔陣列噴頭的主視圖；

圖4為圖3中靜電紡絲帶輔助電極的正四棱臺(tái)九噴嘴間隔陣列噴頭的側(cè)視圖；

圖5為圖3中靜電紡絲帶輔助電極的正四棱臺(tái)九噴嘴間隔陣列噴頭的俯視圖；

圖6為本發(fā)明實(shí)施例所提供的靜電紡絲帶輔助電極的正四棱臺(tái)九噴嘴間隔陣列噴頭與收集裝置的側(cè)視圖；

圖7為圖1中的電場(chǎng)仿真結(jié)果示意圖；

圖8為圖2中的電場(chǎng)仿真結(jié)果示意圖；

圖9為圖3中的電場(chǎng)仿真結(jié)果示意圖。

具體實(shí)施方式

下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒景l(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒(méi)有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)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(shí)施方式對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)說(shuō)明。

請(qǐng)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的正四棱臺(tái)九噴嘴間隔陣列噴頭的示意圖；圖2為現(xiàn)有技術(shù)中平面上呈矩形端點(diǎn)的投影間隔陣列布置帶輔助電極的正四棱臺(tái)九噴嘴間隔陣列噴頭的示意圖；圖3為本發(fā)明實(shí)施例所提供的靜電紡絲帶輔助電極的正四棱臺(tái)九噴嘴間隔陣列噴頭的主視圖；圖4為圖3中靜電紡絲帶輔助電極的正四棱臺(tái)九噴嘴間隔陣列噴頭的側(cè)視圖；圖5為圖3中靜電紡絲帶輔助電極的正四棱臺(tái)九噴嘴間隔陣列噴頭的俯視圖；圖6為本發(fā)明實(shí)施例所提供的靜電紡絲帶輔助電極的正四棱臺(tái)九噴嘴間隔陣列噴頭與收集裝置的側(cè)視圖；圖7為圖1中的電場(chǎng)仿真結(jié)果示意圖；圖8為圖2中的電場(chǎng)仿真結(jié)果示意圖；圖9為圖3中的電場(chǎng)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)備的帶輔助電極的正四棱臺(tái)九噴嘴間隔陣列噴頭，包括本體，本體可以看作是帶輔助電極的正四棱臺(tái)九噴嘴間隔陣列噴頭的基準(zhǔn)；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(tái)狀，呈正四棱臺(tái)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(gè)基座1呈間隔陣列排布；即，任意相鄰的兩個(gè)基座1之間具有一定的間隙，陣列排布是指多個(gè)基座1在本體上沿橫縱方向設(shè)置；也即，本體設(shè)有多排和多列的基座1。

基座1下底面的四個(gè)頂角均設(shè)有連接孔，每個(gè)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(zhǎng)線位于連接孔的豎直延長(zhǎng)線與頂端孔的豎直延長(zhǎng)線中間。

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

針對(duì)位于本體兩側(cè)邊緣的基座1，該基座1的九個(gè)孔均設(shè)有尺寸相同的輔助電極7；而針對(duì)其余基座1，其余基座1的九個(gè)孔均設(shè)有尺寸相同的噴嘴2。

針對(duì)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(tái)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(shuō)明書(shū)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(duì)輸出結(jié)構(gòu)，基座1的九個(gè)連接孔分別連接噴嘴2，說(shuō)明書(shū)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(shuō)明書(shū)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(gè)間隔的兩同心正方形的線性陣列圖形；其中，頂點(diǎn)32與頂點(diǎn)37即分別為兩組輸出結(jié)構(gòu)相對(duì)的連接孔的投影點(diǎn)，頂點(diǎn)32與頂點(diǎn)37的距離即為相鄰輸出結(jié)構(gòu)的間距。

上文中，噴嘴2可以是針式噴嘴，針式噴嘴2遠(yuǎn)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的正四棱臺(tái)九噴嘴間隔陣列噴頭結(jié)構(gòu)，在此不作詳細(xì)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(gè)基座1之間的間距相同，多個(gè)基座1均勻分布于本體，進(jìn)一步保證尖端電場(chǎng)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1.5mm～2.5mm，噴嘴2的內(nèi)徑為0.5mm～2mm，噴嘴2的長(zhǎng)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(jìn)液口；噴嘴2的內(nèi)部具有與進(jìn)液口連通的出液腔。

如說(shuō)明書(shū)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(gè)同心的正方形的端點(diǎn)上，也即九個(gè)孔在投影面上的軌跡成兩個(gè)同心正方形。這種布置結(jié)構(gòu)更有利于保證尖端電場(chǎng)的均勻，同時(shí)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(shuō)明書(shū)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(diǎn)31中心對(duì)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(duì)稱。頂點(diǎn)32和投影點(diǎn)33分別位于線段36的兩側(cè)并以線段36為對(duì)稱軸。同樣的，投影點(diǎn)34和投影點(diǎn)35分別位于線段36的兩側(cè)并以線段36為對(duì)稱軸。這種布置結(jié)構(gòu)更有利于保證尖端電場(chǎng)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的正四棱臺(tái)九噴嘴間隔陣列噴頭的靜電紡絲設(shè)備，包括上述具體實(shí)施例所描述的帶輔助電極的正四棱臺(tái)九噴嘴間隔陣列噴頭；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(kāi)。

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(chǎng)、并且收集在誘導(dǎo)磁場(chǎng)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(guò)程中，將紡絲液通過(guò)外部的涂覆裝置均勻涂覆于各個(gè)針式噴嘴2上，本體相對(duì)于收集裝置4是固定不動(dòng)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(chǎng)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的正四棱臺(tái)九噴嘴間隔陣列噴頭的其他實(shí)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(jìn)液孔，本體的內(nèi)部具有溶液通道，出液腔通過(guò)對(duì)應(yīng)的連接孔、溶液通道連通進(jìn)液口。此時(shí)，連接孔可以認(rèn)為是一個(gè)噴孔。

采用該優(yōu)選實(shí)例的靜電紡絲方法如下：

本體相對(duì)于收集裝置4是固定不動(dòng)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(chǎng)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(jìn)行紡絲。

以下通過(guò)電場(chǎng)仿真來(lái)將實(shí)例中的靜電紡絲帶輔助電極的正四棱臺(tái)九噴嘴間隔陣列噴頭與在平面上呈線性陣列布置以及平面上呈正四棱臺(tái)端點(diǎn)投影陣列布置的帶輔助電極的正四棱臺(tái)九噴嘴間隔陣列噴頭進(jìn)行對(duì)比。

仿真參數(shù)如下：針式噴嘴2直徑1mm，長(zhǎng)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(tái)的間距是15mm，正四棱臺(tái)上底面為邊長(zhǎng)4.63mm的正方形，正四棱臺(tái)下底面為邊長(zhǎng)15mm的正方形，正四棱臺(tái)高度是3.25mm，正四棱臺(tái)材料為絕緣體。正四棱臺(tái)下底面與收集裝置的距離為170mm，收集裝置寬為60mm，長(zhǎng)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(chǎng)均為噴嘴尖端0.5mm電場(chǎng)。

與本發(fā)明相對(duì)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的正四棱臺(tái)九噴嘴間隔陣列噴頭的示意圖；圖2為現(xiàn)有技術(shù)中平面上呈矩形端點(diǎn)的投影間隔陣列布置帶輔助電極的正四棱臺(tái)九噴嘴間隔陣列噴頭的示意圖。

附圖1中，對(duì)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(zhǎng)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(chǎng)均為噴嘴尖端0.5mm電場(chǎng)。

附圖2中，對(duì)比仿真的第二噴嘴61在平面6上成兩個(gè)同心正方形及同心點(diǎn)陣列布置，該布置形成的軌跡與本靜電紡絲帶輔助電極的正四棱臺(tái)九噴嘴間隔陣列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(zhǎng)度為20mm，同心正方形中大正方形邊長(zhǎng)為15mm，小正方形邊長(zhǎng)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(zhǎng)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(chǎng)均為噴嘴尖端0.5mm電場(chǎng)。

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

可以看出，圖9中相鄰針式噴嘴的電場(chǎng)強(qiáng)度相差較小，并且每個(gè)區(qū)域(每?jī)苫蛩膫€(gè)波峰為一組所形成的曲線)的電場(chǎng)強(qiáng)度相差較??；而圖7與圖8中，相鄰噴嘴的電場(chǎng)強(qiáng)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的正四棱臺(tái)九噴嘴間隔陣列噴頭所獲得的電場(chǎng)更均勻，且單位面積上的針頭數(shù)目增加一倍。

以上對(duì)本發(fā)明所提供的靜電紡絲設(shè)備及其帶輔助電極的正四棱臺(tái)九噴嘴間隔陣列噴頭進(jìn)行了詳細(xì)介紹。本文中應(yīng)用了具體個(gè)例對(duì)本發(fā)明的原理及實(shí)施方式進(jìn)行了闡述，以上實(shí)施例的說(shuō)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(dāng)指出，對(duì)于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以對(duì)本發(fā)明進(jìn)行若干改進(jìn)和修飾，這些改進(jìn)和修飾也落入本發(fā)明權(quán)利要求的保護(hù)范圍內(nèi)。