本發(fā)明涉及靜電紡絲領域，特別是涉及一種圓柱面三角形中心對稱陣列的靜電紡絲噴頭及紡絲方法。

背景技術：

申請?zhí)枮?00910031948.2的發(fā)明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(fā)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。

技術實現要素：

為了解決上述問題，本發(fā)明的目的在于提供一種圓柱面三角形中心對稱陣列的靜電紡絲噴頭，其噴嘴的尖端電場較為均勻。

本發(fā)明所采用的技術方案是：

一種圓柱面三角形中心對稱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三組輸出結構，各組輸出結構包括開設在圓柱面上的三個連接孔，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，三個連接孔位于三角形的端點上，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呈中心對稱并隔開一段距離，各三角形的其中一條邊在同一直線上并且均平行于圓柱面的軸線。

作為本發(fā)明的進一步改進，所述三角形中，平行于圓柱面軸線的邊位于圓柱面的頂線上。

作為本發(fā)明的進一步改進，同一組輸出結構中各連接孔在水平面上的投影分別處于正三角形的端點上。

作為本發(fā)明的進一步改進，相鄰組輸出結構隔開的距離與正三角形的邊長相等。

本發(fā)明還提供一種紡絲方法，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，本發(fā)明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。

本發(fā)明的有益效果是：本發(fā)明各組輸出結構沿圓柱面的軸線方向呈中心對稱布置，各組輸出結構的三個連接孔的連線構成三角形軌跡，各三角形的其中一條邊在同一直線上并且均平行于圓柱面的軸線，從而各連接孔在水平投影面上的投影點形成三角形中心對稱陣列的軌跡，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發(fā)明進一步說明。

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是在平面上呈三角形中心對稱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是本發(fā)明布置方式的電場仿真結果示意圖。

具體實施方式

如圖1至圖3所示的圓柱面三角形中心對稱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三組輸出結構，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三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。這三個連接孔的連線構成三角形軌跡，也即這三個連接孔在一個三角形的端點上，其中有兩個連接孔的連線段與圓柱面的軸線平行，換而言之，由這三個連接孔構成的三角形的其中一條邊平行于圓柱面的軸線。

實施例中，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呈中心對稱并間隔一段距離，由此，在圓柱面的軸線方向上，各組輸出結構構成了多個三角形中心對稱陣列的布置形式。另外，上述的多個三角形中平行于圓柱面軸線的邊均在一條直線上。相鄰兩個三角形的對稱中心也在這條直線上。

如圖3所示，每組輸出結構的三個連接孔在水平面上的投影分別處于另外一個三角形的端點上，也就是將三個投影點連線后構成三角形的軌跡。由上述亦可知，各輸出結構的連接孔在水平面上的投影構成了多個間隔的中心對稱三角形的線性陣列圖形。具體來說，參考圖3，上述水平投影面上兩兩相鄰的三角形相對于點33在水平面上呈中心對稱結構，但是相鄰的兩個三角形間隔一段距離d，該間隔的距離即為兩組輸出結構的間距。

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。

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。

在上述每組輸出結構三個連接孔所構成的三角形軌跡中，平行于圓柱面軸線的邊位于圓柱面的頂線上，由此相鄰輸出結構的對稱中心也在圓柱面的頂線上。

優(yōu)選的，同一組輸出結構中各連接孔在水平面上的投影分別處于正三角形的端點上。即三個連接孔的投影構成一個正三角形的軌跡。這種布置結構更有利于保證尖端電場的均勻。

進一步優(yōu)選的，相鄰組輸出結構的間距實際上即為水平投影面上相鄰正三角形的距離。在圖3所示中，相鄰組輸出結構的間距實際為投影點31和投影點32之間的間距d，且該間距d與正三角形的邊長均相等，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(yōu)選實施例的紡絲方法如下：

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(xù)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平面上三角形中心對稱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）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上呈三角形中心對稱陣列布置，該布置所形成的軌跡與本靜電紡絲噴頭各連接孔在水平投影面上投影所上形成的圖形一致。噴嘴51直徑2mm，噴嘴端部至平面5的高度為15mm，相鄰噴嘴間距為20mm，材料為不銹鋼。噴嘴51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。

對比圖7、圖8和圖9為仿真結果，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（每三個波峰為一組所形成的曲線）的電場強度相差較小；而圖7和圖8所示，相鄰噴嘴的電場強度差距明顯比圖9中的大。因此采用本實施例靜電紡絲噴頭所獲得的電場更均勻。

以上所述只是本發(fā)明優(yōu)選的實施方式，其并不構成對本發(fā)明保護范圍的限制。