專利名稱：一種用于制備微米或納米纖維的機械式氣泡紡絲裝置的制作方法
技術領域：
本發明專利屬于紡絲設備領域，特別是涉及一種制備微米或納米纖維的機械式氣 泡紡絲裝置。
背景技術：
由于具有超高比表面積、極大長徑比、高表面活性、優越的機械性能(高強高韌) 等特點，納米纖維得到了越來越廣泛的應用。靜電紡絲法制備納米纖維是當前最有效最直 接的方法之一，目前工業以及實驗室研究多采用該紡絲裝置。靜電紡絲存在的瓶頸問題，裝 置組成之一微量注射泵的推進速率導致效率極低，毛細針頭做噴絲頭同樣遏制效率提高; 需要使用高壓靜電電壓提供上千伏的電勢，操作存在一定的安全隱患。
發明內容
本發明為了解決制備納米纖維存在的技術問題所采用的技術方案是提供一種 可低能耗高效率制備微米或納米纖維的機械式氣泡紡絲裝置，該裝置由滾筒、接收板、貯液 池、氣泵、導氣管、噴頭、擺絲組成。貯液池上端開口，底面設有噴頭經由導氣管與氣泵相連。 貯液池上方設有滾筒，擺絲固定在滾筒表面，接收板位于貯液池的后方，且棱狀凸起8與擺 絲旋轉形成的圓周相接。貯液池底面設有噴頭，噴頭豎直向上，噴頭高度高于貯液池的底面且低于自由液 面(0cm <噴頭高度<液面高度)，可根據液面高度、擺絲的長度以及所需氣泡產生的頻率 和大小等相關參數進行相應調節。噴頭的數量最小為1個，最大無上限，根據生產效率、產量以及貯液池的尺寸和形 狀進行選擇。而且噴頭在貯液池底面可各種規律排列(線性排列、圓周排列等)，也可隨機 排列。噴頭的截面可為圓形，也可為方形或任意形狀。噴頭的氣孔可開在管壁，也可開在 管頂，氣孔的數量根據生產效率及產量而定，提高生產效率時，則增大氣孔數，其范圍最小 為1個，最大無上限。根據生產效率所需要的氣泡的產生頻率與數量，氣流的流速范圍控制為Om/s 100m/s，壓強控制范圍為OPa lOMPa。擺絲固定在滾筒表面，其長度根據貯液池的高度及液面高度調節，使其垂向液面 的一端可與產生的紡絲溶液或熔體氣泡充分接觸。擺絲的直徑范圍為0.00 ym 10cm，根據需要生產纖維的細度而定；擺絲的材質 為柔性材料，與紡絲溶液或熔體相互接觸狀態穩定，以不發生化學反應為宜；擺絲也可制成 擺面，材質同樣選取為柔性材料，這樣紡制出的產品則為膜狀材料。擺絲的根數大于一根，沒有上限，排列密度根據滾筒的長度以及紡絲效率而定，沿 滾筒的表面或規律排列(例如線性排列，圓周排列等)或隨機隨機排列，并依據滾筒的直徑 可平行排列若干排。
接收板與擺絲旋轉而成的圓周相接處存在一個棱狀凸起，該凸起與板體間的夾角 范圍大小為0 90°。滾筒的轉動方向，在右視圖中為順時針方向，正視圖中為右手螺旋，向內旋轉。氣泡的產生途徑即可通過噴頭噴出外，還可通過向溶液內加入發泡劑，或將熔體 加熱沸騰，形成豐富的氣泡。作為優選的技術方案所述的噴頭多個排成一列，擺絲可多根排成一排，可在滾筒 上放置多排。有益效果可實現微米或納米纖維的高效率、低能耗、連續化生產，僅僅使用機械旋轉的擺絲 與鼓泡的溶液或熔體就能夠制備纖維，且生產效率高、設備簡單、生產成本低廉、生產過程 短、操作簡單、可適性強，完全滿足當前工業化商業化對微米或納米纖維及其相關產品的需 求。本發明工作時，首先在貯液池3中注入聚合物溶液或熔體，所加液量應高于噴頭 6的高度(將噴頭6充分沒入)，低于貯液池的高度，并能使擺絲7的末端完全浸入。打開 氣泵4，施加較低氣壓，持續一段時間，待氣流壓強和流速穩定后，逐漸加大氣壓，進入噴頭 6的溶液或熔體已排出，自由液面上形成有規律的氣泡。開啟滾筒1的動力開關，使滾筒1 以穩定的轉速旋轉，當擺絲7轉至自由液面上時，與產生的氣泡接觸，此時擺絲7的末端已 浸漬紡絲溶液或熔體，當其轉離液面，由于聚合物溶液或熔體的粘性力，溶液或熔體被抽拉 出溶液成絲狀。由于慣性力、粘性力、重力以及旋轉產生的離心力，連續、細長的纖維就產生 了。當擺絲7轉至接收板2處時，擺絲7的末端粘附著的纖維與棱狀凸起8相割，纖維與擺 絲7分離，沉積在接收板2上，最終溶劑揮發，形成大量的微米和納米級纖維。
圖1本發明的結構正視2本發明結構右視3本發明結構俯視圖其中，1-滾筒，2-接收板，3-貯液池，4-氣泵，5-導氣管，6-噴頭，7-擺絲，8-棱狀 凸起。
具體實施例方式下面結合具體實施例，進一步闡述本發明。應理解，這些實施例僅用于說明本發明 而不用于限制本發明的范圍。此外應理解，在閱讀了本發明講授的內容之后，本領域技術人 員可以對本發明作各種改動或修改，這些等價形式同樣落于本申請所附權利要求書所限定 的范圍。實施例1一種制備微米或納米纖維的機械式氣泡紡絲裝置，包括滾筒1、接收板2、貯液池 3、氣泵4、導氣管5、噴頭6、擺絲7，貯液池3上端開口，底面設有噴頭6經由導氣管5與氣 泵4相連。貯液池3上方設有滾筒1，擺絲7固定在滾筒1表面，滾筒1以一定的角速度旋 轉，擺絲7隨之以相同速度旋轉。接收板2位于貯液池的后方，且棱狀凸起8與擺絲7旋轉形成的圓周相接。
權利要求
一種制備微米或納米纖維的機械式氣泡紡絲裝置，包括滾筒(1)、接收板(2)、貯液池(3)、氣泵(4)、導氣管(5)、噴頭(6)、擺絲(7)，其特征在于所述的貯液池(3)上端開口，底面設有噴頭(6)經由導氣管(5)與氣泵(4)相連，所述的貯液池(3)正上方設有滾筒(1)，所述的擺絲(7)固定在滾筒(1)表面，接收板(2)位于貯液池(3)上方的后部，且棱狀凸起8與擺絲(7)旋轉形成的圓周相接。
2.根據權利要求1所述的一種紡絲裝置，其特征在于所述的貯液池(3)底面設有噴 頭(6)，噴頭(6)豎直向上，噴頭(6)高度高于貯液池(3)的底面且低于自由液面。
3.根據權利要求1或2所述的一種紡絲裝置，其特征在于所述的噴頭(6)的數量至 少為1個。
4.根據權利要求1-3中任一項所述的一種紡絲裝置，其特征在于所述的噴頭(6)的 氣孔開在管壁或管頂，氣孔的數量至少為1個。
5.根據權利要求1所述的一種紡絲裝置，其特征在于所述的擺絲(7)固定在滾筒(1) 表面，其長度根據貯液池(3)的高度及液面高度調節，使其垂向液面的一端可與產生的紡 絲溶液或熔體氣泡充分接觸。
6.根據權利要求1或5所述的一種紡絲裝置，其特征在于所述的擺絲(7)的直徑范 圍為0. 00 y m 10cm ；所述的擺絲(7)的材質為柔性材料。
7.根據權利要求1、5-7中任一項所述的一種紡絲裝置，其特征在于所述的擺絲(7) 的根數至少為1根。
8.根據權利要求1所述的一種紡絲裝置，其特征在于所述的接收板(2)與擺絲(7)旋 轉而成的圓周相接處存在一個棱狀凸起(8)，該凸起與板體間的夾角范圍大小為0 90°。
9.根據權利要求1、5-8中任一項所述的一種紡絲裝置，其特征在于所述的擺絲(7) 可制成擺面。
全文摘要
本發明公開了一種制備微米或納米纖維的機械式氣泡紡絲裝置，包括滾筒(1)、接收板(2)、貯液池(3)、氣泵(4)、導氣管(5)、噴頭(6)、擺絲(7)，所述的貯液池(3)上端開口，底面設有噴頭(6)經由導氣管(5)與氣泵(4)相連，所述的貯液池(3)正上方設有滾筒(1)，所述的擺絲(7)固定在滾筒(1)表面，所述的接收板(2)位于貯液池(3)上方的后部，且棱狀凸起8與擺絲(7)旋轉形成的圓周相接。本發明可以實現微米或納米纖維的快速、大量生產，可以滿足工業化對微米或納米纖維的需求。
文檔編號D01D5/00GK101798710SQ20101012238
公開日2010年8月11日 申請日期2010年3月11日 優先權日2010年3月11日
發明者何吉歡, 楊瑞瑞 申請人:東華大學