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静电纺丝针头型号有哪些?型号怎么选
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静电纺丝针头型号有哪些?型号怎么选

  • 来源:原创
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  • 日期:2021-08-09 18:20

【概要描述】

静电纺丝针头型号有哪些?型号怎么选

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  • 分类:解决方案
  • 作者:轻子纳米科技
  • 来源:原创
  • 发布时间:2021-08-09 18:20
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静电纺丝技术是指聚合物溶液或熔体在高压静电场力作用下发生喷射拉伸,通过溶剂挥发或熔体固化,得到超细纤维的一种方法,制备的纳米纤维膜具有超大比表面积和极高孔隙率,且结构、尺寸、形貌可控,因此吸引了人们在众多领域对静电纺丝技术及纳米纤维开展研究与开发,当前静电纺丝已发展成为制备纳米纤维的重要技术。

 

静电纺丝针头是静电纺丝装置的核心组件,静电纺丝针头的型号、针头间距以及针头数量对静电纺运动射流所处电场分布以及纤维最终沉积形态的影响很大。在众多种型号的针头中,如何选择合适型号的针头是研发以及生产中经常遇到的问题。

 

1 静电纺丝针头类型

在应用需求不断加大,成本控制逐渐理性化的过程中,静电纺丝装置升级换代的周期在缩短,而静电纺丝针头类型也逐渐丰富起来,根据喷丝体系分为针头和无针头两类,其中针头体系中又分为单针头、同轴、并列以及多针头等形式。

1.1 单针头

目前这种传统的针头作为小型的科研实验项目,有一定的应用空间。但为了追求生产效率,在实际生产当中单针逐渐被其他针头形式所替代。单针头如图1.1所示。

图1.1 单针头

 

1.2 同轴针头

这种类型的静电纺丝装置因同轴针头的设计,如图1.2所示,使得操作中可以将一些难以直接电纺的聚合物通过同轴电纺装置制备纳米纤维,还可实现中孔纳米纤维结构的制备。还可用于药物制作以及人造血管等领域。

 

图1.2 同轴针头

 

1.3 并列针头

并列针头的静电纺丝装置结构相对简单,可将不同的聚合物容易通过紧密排列的针头同时射流激发,在电纺中平行射流融合,得到多跟吸纳为互相连接的束状单根纤维,是制备双组分聚合物纤维的良器。

 

1.4 多针头

为了提高纺丝效率,克服单喷头的缺陷,许多学者开始研究多喷头射流装置。多喷头多射流装置是将一定数量的喷头通过不同排布方式(或平面或立体)排列,从而实现喷射装置多喷头同时喷丝,这样可以显著提升纺丝效率。研究发现,多喷头射流间由于相邻针头间的静电影响会产生相互排斥的现象,容易造成针头的堵塞,影响纺丝质量,难以实现其产业规模化生产。其中解决此问题的设计有:正六边形阵列排布的7喷头纺丝装置、椭圆形和圆形分布的多针头等。

 

多针头纺丝装置能提高纺丝效率,但存在着各针头电场间相互干扰的问题,目前仍然没有行之有效的方法去解决,要消除这种干扰势必会占据非常大的空间,这将很不利于在规模化生产中的应用。同时,多喷头在纺丝过程中的针头清洁难以进行以及防堵工作难以解决,也是造成其难以进一步发展的原因。因此,人们开始从多针头静电纺丝转而向无针头静电纺丝进行技术转移。

 

1.5 无针头

为了克服单针头和多针头纺丝装置的缺陷,许多学者开始研究无针头静电纺丝技术,其中最具代表性技术就是蜘蛛纳米纤维静电纺丝,该装置结构如图1.5-1所示。

图1.5-1 无针头静电纺丝技术装置

 

该技术利用了滚筒在转动过程中的离心力进行供液,从而代替了传统静电纺装置中的针头。该技术是静电纺丝领域的里程碑,标志着无针头静电纺技术跨出了重要的一大步。但是该技术不够完善,对纺丝液的要求极为严格,所需的电场强度非常大,还需有辅助装置来完成纺丝过程。该装置结构较为复杂,而且圆简上的薄膜极易越来越厚,不利于Taylor锥的形成。A.L.Yarin将磁场引入静电纺丝,提出了磁场喷射装置,使用该装置得到的纤维直径分布在200~800nm。He Jihuan等第一次提出气泡静电纺丝,该方法在纺丝溶液中注入压缩气体,溶液表面就会产生气泡,气泡个数越多,纺丝效率则越高,增加湿度后气泡的表面张力会减小,不仅节约能耗还可以得到品质更好的纤维。

 

2 静电纺丝针头型号

目前,市面上常用的静电纺丝针头型号是4-19号,如图1.4所示。根据需求可以选择具体型号的静电纺丝针头,如配置的纺丝液类型、溶液溶度等。

图2.1 静电纺丝针头型号

 

具体针头参数如下表2.1-2所示。

表2.1-2 针头参数

规格

内径(mm)

外径(mm)

10G

3

3.5

11G

2.5

3

12G

2.2

2.8

13G

1.9

2.4

14G

1.6

2.1

15G

1.4

1.8

16G

1.26

1.66

17G

1.07

1.47

18G

0.86

1.26

19G

0.67

1.07

20G

0.6

0.9

21G

0.5

0.8

22G

0.4

0.7

23G

0.33

0.63

24G

0.3

0.55

25G

0.26

0.5

26G

0.24

0.45

27G

0.21

0.4

28G

0.19

0.35

30G

0.16

0.31

 

 

 

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