一种易拆卸的熔体静电纺丝同轴针头装置的制作方法

1.本发明属于溶体静电纺丝的设备领域，具体涉及了一种易拆卸的熔体静电纺丝同轴针头装置。


背景技术：

2.几十年来，由于静电纺丝技术制备的纤维具有直径细、比表面积大、孔隙率高等优点，在生物医药领域有良好的应用前景。静电纺丝技术可分为溶液静电纺丝技术和熔体静电纺丝技术，溶液静电纺丝技术虽能将聚合物基质与生物活性成分溶于同一溶剂形成均一的溶液，有着浓度易控制等优点，但有机溶剂的残留不仅会影响纤维形貌，还有可能会导致细胞毒性，不利于细胞存活，在生物医学领域的应用存在局限性。
3.熔体静电纺丝技术是静电纺丝技术领域中一个重要的组成部分，该技术将聚合物加热至熔融状态，并对熔融聚合物加以高压静电进行纺丝。熔体静电纺丝得到的纤维相对比传统的溶液静电纺丝而言，具有纤维无毒性的优点，是一种安全、绿色的纺丝工艺。其在医疗和生物工程领域具有更高的应用价值。
4.熔体静电纺丝现有技术主要有单针头静电纺丝技术和同轴静电纺丝技术。单针头熔体静电纺丝技术仅能使用一种聚合物颗粒熔融进行纺丝，所制备的纤维不仅功能单一。对此，国内外许多学者针对同轴静电纺丝技术进行了一系列研究，2002年i.gloscertales等人最先提出了制备皮芯结构超细纤维的可行性，皮芯结构纤维由一种材料包覆另一种材料，具有双层结构，相比传统单一材料构成的纤维具备多种性能，皮芯材料多种性能的有机结合及其灵活的材料选择空间使得皮芯结构纤维被广泛地应用于电子通讯、生物医学等领域。通过同轴静电纺丝技术可制备具有多性能的超细皮芯结构纤维，实现其在各领域的独特应用。然而，熔体同轴静电纺丝设备中，同轴针头存在难以拆卸、清洗困难的问题，因此，对现有的熔体静电纺丝同轴针头装置进行结构改进，来解决以上存在的技术问题。


技术实现要素：

5.本发明的目的在于提供一种易拆卸的熔体静电纺丝同轴针头装置，改善现有的熔体静电纺丝同轴针头装置难以拆卸、清洗困难的问题，提供一种易于拆卸与组装、清洗方便的熔体静电纺丝同轴针头装置。
6.为了解决上述技术问题，采用如下技术方案：
7.一种易拆卸的熔体静电纺丝同轴针头装置，包括芯层针筒与皮层针筒，其特征在于:还包括有芯层针管与皮层针管，芯层针管安装于皮层针管内，芯层针管通过接头一连接芯层针筒，芯层针管与接头一可拆装的连接，且接头一可拆装的连接皮层针管；皮层针管通过接头二连接皮层针筒，皮层针管与接头二可拆装的连接。
8.进一步，芯层针管通过卡槽旋转扣结构与接头一连接，借助卡槽旋转扣结构连接或拆卸两者；皮层针管通过螺纹连接结构一与接头一连接，借助螺纹连接结构一连接或拆卸两者；皮层针管通过螺纹连接结构二与接头二连接，借助螺纹连接结构二连接或拆卸两
者。本发明分别以卡槽旋转扣方式与螺纹连接方式实现各个部件之间可拆转的连接，这两种连接方式结构简单，易于制造，成本低廉，实用性强；而且拆装的操作方便，易于上手，无需借助其他工具，便于清理、维护或更换部件等。
9.进一步，皮层针管包括有皮层针头，皮层针头安装有加热装置一；接头二安装有加热装置二。通过加热装置一与加热装置二保持聚合物温度恒定，从而提升熔体静电纺丝效果。其中加热装置一的加热温度取芯层材料与皮层材料中所需熔融的最高温度，加热装置二的加热温度取皮层针筒温控模块一致的温度。
10.进一步，接头一的另一端通过螺纹连接结构三与芯层针筒连接，借助螺纹连接结构三连接或拆卸两者，实现芯层针筒与接头一之间可拆装的目的，螺纹连接方式方便拆卸与组装，结构简单，实用性强。
11.进一步，接头二包括有锥形接口，通过锥形接口连接导管，导管的另一端连接接头三，接头三通过螺纹连接结构四与皮层针筒连接，借助螺纹连接结构四连接或拆卸两者。该锥形接口用于连接导管，其锥形的结构特点，能够牢牢的咬紧导管，连接牢固且方便；通过螺纹连接结构四实现接头三与皮层针筒之间可拆装的目的，螺纹连接方式方便拆卸与组装，结构简单，实用性强。
12.进一步，接头一、接头二与接头三均为鲁尔金属接头。鲁尔金属接头连接牢固，结构强度高。
13.进一步，皮层针头通过螺纹连接结构五与皮层针管连接,借助螺纹连接结构五连接或拆卸两者。实现皮层针头与皮层针管之间可拆装的目的，螺纹连接方式方便拆卸与组装，结构简单，实用性强。
14.进一步，接头一上套接有高压电源扣环，高压电源扣环连接高压电源模块。通过连接高压电源模块的高压电源扣环施加电压给同轴针头，形成静电电场。
15.进一步，芯层针筒与皮层针筒均连接至气动模块，本发明以气动模块作为纺丝动力源，将聚合物从芯层针筒与皮层针筒中挤入到同轴针头，且能够控制单位内挤出的质量流量。
16.进一步，芯层针筒与皮层针筒外侧均安装有温控模块。温控模块控制芯层针筒与皮层针筒内的聚合物温度，使其达到纺丝温度要求，纺丝过程中聚合物温度保持恒定。
17.由于采用上述技术方案，具有以下有益效果：
18.(1)本发明提供了一种易拆卸的熔体静电纺丝同轴针头装置，使用前将两种不同的聚合物颗粒根据皮芯结构或性能需求装入相应打印针筒中，加热针筒中的聚合物至熔融状态，通过设定好的参数调节气动模块的数值，施加电压使得聚合物液滴滴落形成射流。在纺丝过程中，同轴针头处的芯层针管和皮层针管以及皮层针管一侧的接头二的温度始终恒定维持，避免了芯层或皮层聚合物熔体注入同轴针头过程中堵塞针管的问题，同时同轴针头固接绝缘的加热装置一与加热装置二，使得在同轴针头处保持温度恒定的同时，施加的高电压所形成的静电电场分布不受影响。
19.(2)若想进行下一组不同材料的样本制备，可待完成样本制备后，关闭高压电源模块、温控装置以及气动模块，待芯层针筒与皮层针筒静置至室温，将同轴针头处的两个加热装置拆卸，旋出各个接头，拆卸芯层针管、皮层针管、皮层针头、接头一、接头二以及导管，同轴针头的零件此时基本拆卸。
20.(3)拆卸同轴针头的零件后，即用相应药剂将皮层针管、皮层针头以及各个接头清洗干净，干燥后与更换的芯层针管和导管组装可继续用于下一组样本制备，同时芯层针筒与皮层针筒可拆卸更换。同轴针头中的零部件皆可拆卸，便于清洗后循环使用，其中仅有芯层针管和导管根据制样需要进行更换。
附图说明
21.下面结合附图对本发明作进一步说明：
22.图1为熔体静电纺丝同轴针头装置的整体示意图；
23.图2为芯层针筒、皮层针筒连接同轴针头的示意图；
24.图3为同轴针头的示意图；
25.图4为图3中a向的示意图；
26.图5为同轴针头的剖视图；
27.图6为同轴针头正视方向的爆炸图；
28.图7为同轴针头角度a的轴侧爆炸图；
29.图8为同轴针头角度b的轴侧爆炸图。
具体实施方式
30.如图1至图8所示，一种易拆卸的熔体静电纺丝同轴针头装置，包括芯层针筒9与皮层针筒10，还包括有芯层针管1与皮层针管2，芯层针管1安装于皮层针管2内，芯层针管1通过接头一4连接芯层针筒9，芯层针管1与接头一4可拆装的连接，且接头一4可拆装的连接皮层针管2；皮层针管2通过接头二7连接皮层针筒10，皮层针管2与接头二7可拆装的连接。
31.芯层针管1包括粗管部与细管部，芯层针筒9的聚合物注入到芯层针管1，经由粗管部输入到细管部，再由细管部射出。皮层针管2包覆该芯层针管1，通过其内腔通道射出皮层针筒10的聚合物，制备获得皮芯结构的样本。
32.上述可拆装的连接特点，具体为：
33.1、芯层针管1通过卡槽旋转扣结构16与接头一4连接，借助卡槽旋转扣结构16连接或拆卸两者；该卡槽旋转扣结构16包括相互匹配的旋转扣162与卡槽161，旋转连接后两者卡紧，达到连接芯层针管1与接头一4的目的，且拆卸方便。
34.2、皮层针管2通过螺纹连接结构一21与接头一4连接，借助螺纹连接结构一21连接或拆卸两者；该螺纹连接结构一21通过相互匹配的内螺纹与外螺纹实现螺纹连接，仅需拧紧与拧出即可连接或拆卸皮层针管2与接头一4，十分便捷。
35.3、皮层针管2通过螺纹连接结构二71与接头二7连接，借助螺纹连接结构二71连接或拆卸两者。同样的，该螺纹连接结构二71通过相互匹配的内螺纹与外螺纹实现螺纹连接，仅需拧紧与拧出即可连接或拆卸皮层针管2与接头二7，十分便捷。
36.本发明分别以卡槽旋转扣方式与螺纹连接方式实现各个部件之间可拆转的连接，这两种连接方式结构简单，易于制造，成本低廉，实用性强；而且拆装的操作方便，易于上手，无需借助其他工具，便于清理、维护或更换部件等。
37.皮层针管2包括有下端的皮层针头3，皮层针头3安装有加热装置一6，加热装置一6套接在皮层针头3的外侧；接头二7安装有加热装置二8，加热装置二8套接在接头二7的外
侧。通过加热装置一6与加热装置二8保持聚合物温度恒定，施加的高电压所形成的静电电场分布不受影响，从而提升熔体静电纺丝效果。其中加热装置一6的加热温度取皮层材料与芯层材料中所需熔融的最高温度，加热装置二8的加热温度取皮层针筒10温控模块15一致的温度。
38.皮层针头3通过螺纹连接结构五31与皮层针管2连接,借助螺纹连接结构五31连接或拆卸两者。该螺纹连接结构五31通过相互匹配的内螺纹与外螺纹实现螺纹连接，仅需拧紧与拧出即可连接或拆卸皮层针头3与皮层针管2，十分便捷。实现皮层针头3与皮层针管2之间可拆装的目的，螺纹连接方式方便拆卸与组装，结构简单，实用性强。
39.加热装置一6与加热装置二8均为绝缘的预埋式陶瓷加热圈，连接对应的电源后，达到电加热的目的。
40.接头一4的另一端通过螺纹连接结构三41与芯层针筒9连接，借助螺纹连接结构三41连接或拆卸两者；该螺纹连接结构三41通过相互匹配的内螺纹与外螺纹实现螺纹连接，仅需拧紧与拧出即可连接或拆卸接头一4与芯层针筒9，十分方便。实现芯层针筒9与接头一4之间可拆装的目的，螺纹连接方式方便拆卸与组装，结构简单，实用性强。
41.接头二7包括有锥形接口72，通过锥形接口72连接导管12，导管12的另一端连接接头三11，接头三11通过螺纹连接结构四(图中为标出，其结构与其他螺纹连接结构相同)与皮层针筒10连接，借助螺纹连接结构四连接或拆卸两者。该螺纹连接结构四通过相互匹配的内螺纹与外螺纹实现螺纹连接，仅需拧紧与拧出即可连接或拆卸接头三11与皮层针筒10，十分便捷。
42.该锥形接口72用于连接导管12，其锥形的结构特点，能够牢牢的咬紧导管12，连接牢固且方便；通过螺纹连接结构四实现接头三11与皮层针筒10之间可拆装的目的，螺纹连接方式方便拆卸与组装，结构简单，实用性强。
43.导管12采用聚四氟乙烯管，耐用。
44.接头一4、接头二7与接头三11均为鲁尔金属接头。鲁尔金属接头连接牢固，结构强度高。
45.接头一4上套接有高压电源扣环5，高压电源扣环5连接高压电源模块14。通过连接高压电源模块14的高压电源扣环5施加电压给同轴针头，形成静电电场。
46.芯层针筒9与皮层针筒10均连接至气动模块13，本发明以气动模块13作为纺丝动力源，将聚合物从芯层针筒9与皮层针筒10中挤入到同轴针头，且能够控制单位内挤出的质量流量。
47.芯层针筒9与皮层针筒10外侧均安装有温控模块15。温控模块15控制芯层针筒9与皮层针筒10内的聚合物温度，使其达到纺丝温度要求，纺丝过程中聚合物温度保持恒定。
48.温控模块15包括导热筒、电加热套圈与绝缘罩桶，套接在芯层针筒9和皮层针筒10上。
49.以上仅为本发明的具体实施例，但本发明的技术特征并不局限于此。任何以本发明为基础，为解决基本相同的技术问题，实现基本相同的技术效果，所作出地简单变化、等同替换或者修饰等，皆涵盖于本发明的保护范围之中。