一種溶液噴射紡絲模頭的制作方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種溶液噴射紡絲模頭，該模頭包括進(jìn)料板、分配板、噴絲毛細(xì)管、噴絲毛細(xì)管固定板、一級(jí)氣流擋板、第一氣流腔、二級(jí)氣流擋板、第二氣流腔、一級(jí)氣流蓋板、三級(jí)氣流擋板、第三氣流腔、噴絲毛細(xì)管固定件、二級(jí)氣流蓋板。噴絲毛細(xì)管固定件的設(shè)計(jì)可以在保證同心的同時(shí)，便于模頭的安裝、拆卸和維護(hù)。噴絲毛細(xì)管可拆卸連接方式緊密連接于噴絲毛細(xì)管固定板上，當(dāng)發(fā)生堵料或者損壞時(shí)，方便拆卸。該模頭可以實(shí)現(xiàn)為每個(gè)溶液擠出細(xì)流提供單獨(dú)的環(huán)形牽伸氣流，且牽伸氣流分布均勻，可保證紡絲過(guò)程的順利進(jìn)行，具有組裝方便，生產(chǎn)效率高，可規(guī)?；a(chǎn)的特點(diǎn)。
【專(zhuān)利說(shuō)明】一種溶液噴射紡絲模頭
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及紡絲模具【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其是涉及一種用于制備微納米纖維的溶液噴射紡絲模頭。
[0002]背景資料
[0003]微納米纖維由于直徑小、比表面積大等優(yōu)點(diǎn)，被認(rèn)為是一種高性能、高附加值的纖維產(chǎn)品，在過(guò)濾材料、保暖材料、吸油材料、醫(yī)療衛(wèi)生等領(lǐng)域應(yīng)用廣泛。目前制備微納米纖維的方法包括熔噴法、雙組份復(fù)合紡絲法、靜電紡絲法以及溶液噴射紡絲法等。
[0004]所說(shuō)的溶液噴射紡絲法，是中國(guó)專(zhuān)利ZL201110041792.3揭示的一種聚合物納微纖維非織造布的制備方法，其紡絲過(guò)程是把一種或多種聚合物的溶液擠壓通過(guò)噴絲孔，同時(shí)利用高速氣體噴吹紡絲液的擠出細(xì)流，從而實(shí)現(xiàn)紡絲液的超細(xì)拉伸并促進(jìn)溶劑揮發(fā)而形成微納米纖維的方法。
[0005]溶液噴射紡絲法作為一種新型紡絲技術(shù)，目前尚未有專(zhuān)門(mén)針對(duì)該技術(shù)的紡絲模頭，尤其是可適用規(guī)?；a(chǎn)的紡絲模頭。作為一種氣流拉伸成形紡絲技術(shù)，溶液噴射紡絲法可視為由熔噴技術(shù)演變而來(lái)，其區(qū)別在于，在溶液噴射紡絲過(guò)程中使用紡絲溶液代替熔噴技術(shù)中紡絲熔體，因此在熔噴技術(shù)中廣泛使用的雙槽型紡絲模頭也可應(yīng)用于溶液噴射法中，該類(lèi)紡絲模頭在多個(gè)專(zhuān)利中已有報(bào)道，如在美國(guó)專(zhuān)利US3849040，US3825380和中國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng)201210283434.3等。但在實(shí)際操作中，該類(lèi)模頭容易出現(xiàn)紡絲熔體粘附噴絲孔、噴吹風(fēng)風(fēng)速不勻?qū)е碌娘L(fēng)口狹縫、易出現(xiàn)并絲和紡絲不均勻等問(wèn)題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明擬解決的技術(shù)問(wèn)題是，提供一種溶液噴射紡絲模頭。該模頭可以實(shí)現(xiàn)為每個(gè)溶液擠出細(xì)流提供單獨(dú)的環(huán)形牽伸氣流，且牽伸氣流分布均勻，可保證紡絲過(guò)程的順利進(jìn)行，具有組裝方便，生產(chǎn)效率高，可規(guī)?；a(chǎn)的特點(diǎn)。
[0007]本發(fā)明解決其技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案是，提供一種溶液噴射紡絲模頭。該模頭包括進(jìn)料板、分配板、噴絲毛細(xì)管、噴絲毛細(xì)管固定板、一級(jí)氣流擋板、第一氣流腔、二級(jí)氣流擋板、第二氣流腔、一級(jí)氣流蓋板、三級(jí)氣流擋板、第三氣流腔、噴絲毛細(xì)管固定件、二級(jí)氣流蓋板。
[0008]所述進(jìn)料板具有進(jìn)料腔、進(jìn)料孔用以輸入紡絲溶液；所述分配板具有分配導(dǎo)槽，分配導(dǎo)槽包括分配橫導(dǎo)槽和/或分配豎導(dǎo)槽中的一個(gè)或者兩個(gè)，可用于具有多排噴絲毛細(xì)管的溶液噴射紡絲，分配橫導(dǎo)槽和分配豎導(dǎo)槽都具有分配孔，用以分配紡絲溶液；所述噴絲毛細(xì)管固定板上安裝有噴絲毛細(xì)管；所述一級(jí)氣流擋板具有一級(jí)進(jìn)氣孔用以輸入高壓氣體；所述二級(jí)氣流擋板具有二級(jí)進(jìn)氣孔用以輸入被緩沖后的高壓氣體；所述一級(jí)氣流蓋板具有一級(jí)貫通孔用以擴(kuò)散二級(jí)進(jìn)氣孔導(dǎo)入的氣體，同時(shí)一級(jí)氣流蓋板具有固定孔，噴絲毛細(xì)管從固定孔穿過(guò)，用以噴絲毛細(xì)管固定件的固定；所述二級(jí)氣流蓋板具有二級(jí)貫通孔，用以通過(guò)均勻的高速氣流實(shí)現(xiàn)對(duì)噴絲毛細(xì)管中的溶液細(xì)流實(shí)現(xiàn)牽伸并促進(jìn)溶劑揮發(fā)形成微納米纖維。[0009]所述分配板與進(jìn)料板緊密配合，并且緊靠于進(jìn)料板的表面上具有流體分配導(dǎo)槽，該分配導(dǎo)槽把進(jìn)料板輸入的紡絲溶液進(jìn)行相應(yīng)地分配；噴絲毛細(xì)管固定板與分配板緊密配合；噴絲毛細(xì)管緊密連接于噴絲毛細(xì)管固定板上，并且穿過(guò)一級(jí)氣流蓋板的固定孔和噴絲毛細(xì)管固定件，穿出二級(jí)氣流蓋板下部，噴絲毛細(xì)管的上表面對(duì)應(yīng)分配孔，用以壓出紡絲溶液細(xì)流；二級(jí)氣流擋板分別與噴絲毛細(xì)管固定板和一級(jí)氣流蓋板緊密配合，形成第二氣流腔；一級(jí)氣流擋板分別與噴絲毛細(xì)管固定板和二級(jí)氣流擋板緊密配合，形成第一氣流腔；三級(jí)氣流擋板分別與一級(jí)氣流蓋板和二級(jí)氣流蓋板緊密配合，形成第三氣流腔；噴絲毛細(xì)管固定件緊密連接于一級(jí)氣流蓋板的固定孔上，與噴絲毛細(xì)管形成緊密配合，可阻止第二氣流腔的氣體沿噴絲毛細(xì)管周?chē)鷩姵?，同時(shí)起到將噴絲毛細(xì)管固定的作用。
[0010]所述溶液噴射紡絲模頭在進(jìn)料板的進(jìn)料腔內(nèi)設(shè)置成具有分料導(dǎo)槽的結(jié)構(gòu)，從而省去分配板，此種模頭可用于具有單排噴絲毛細(xì)管的溶液噴射紡絲。所述分料導(dǎo)槽的導(dǎo)槽之間具有凹槽，而且凹槽高度逐漸減小，以減緩進(jìn)料口的料液流速，使之經(jīng)過(guò)緩沖后均勻的進(jìn)入噴絲毛細(xì)管。
[0011]所述噴絲毛細(xì)管與噴絲毛細(xì)管固定板的連接方式是可拆卸連接。
[0012]所述噴絲毛細(xì)管固定件與一級(jí)氣流蓋板的固定孔的連接方式是可拆卸連接。
[0013]所述噴絲毛細(xì)管的長(zhǎng)度是其內(nèi)徑的12-150倍，其延伸到二級(jí)氣流蓋板外部的長(zhǎng)度是其內(nèi)徑的1_10倍。
[0014]所述第一氣流腔和第二氣流腔的高度是噴絲毛細(xì)管內(nèi)徑的至少6倍。
[0015]所述第三氣流腔的高度是噴絲毛細(xì)管內(nèi)徑的至少3倍。
[0016]所述分配孔直徑是0.2_2mm。
[0017]所述一級(jí)進(jìn)氣孔的直徑為8-100mm。
[0018]所述二級(jí)進(jìn)氣孔的直徑是0.5_5mm。
[0019]所述一級(jí)貫通孔在一級(jí)氣流蓋板上均勻排布,其直徑是0.2_5mm。
[0020]所述二級(jí)貫通孔與相對(duì)應(yīng)的噴絲毛細(xì)管具有相同數(shù)量，噴絲毛細(xì)管和二級(jí)貫通孔具有同軸設(shè)計(jì)，其直徑是噴絲毛細(xì)管外徑的1.5-5倍。
[0021]所述模頭的工作原理是:將紡絲溶液通過(guò)進(jìn)料孔進(jìn)到進(jìn)料板的進(jìn)料腔中，經(jīng)過(guò)分配板的分配導(dǎo)槽分料后，由分配孔(或者省去分配板，由分料導(dǎo)槽分料)均勻的進(jìn)入噴絲毛細(xì)管中，并擠出形成紡絲溶液細(xì)流。高速高壓氣體由一級(jí)進(jìn)氣孔進(jìn)入第一氣流腔緩沖，再經(jīng)二級(jí)進(jìn)氣孔進(jìn)入第二氣流腔進(jìn)一步緩沖穩(wěn)壓，經(jīng)一級(jí)貫通孔進(jìn)入第三氣流腔，經(jīng)過(guò)三級(jí)混合后的均勻氣流再由二級(jí)貫通孔噴出，在紡絲溶液細(xì)流周?chē)纬森h(huán)形牽伸氣流，可實(shí)現(xiàn)溶液細(xì)流的超細(xì)拉伸，并促進(jìn)溶劑揮發(fā)，形成微納米纖維。
[0022]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是:
[0023](I)相比現(xiàn)有的雙槽型熔噴紡絲模頭，本技術(shù)方案可以實(shí)現(xiàn)為每個(gè)溶液擠出細(xì)流提供單獨(dú)的環(huán)形牽伸氣流，可以防止氣流牽伸力不足、紡絲液的噴絲模頭上的粘連，以及牽伸風(fēng)分布不勻?qū)е碌募徑z不順利等問(wèn)題。
[0024](2)溶液噴射紡絲模頭具有三級(jí)氣流腔，可將由一級(jí)進(jìn)氣孔進(jìn)入的高壓氣流充分均勻，以適應(yīng)紡絲氣流對(duì)生產(chǎn)工藝的要求,初生高均勻度的微納米纖維。
[0025](3)噴絲毛細(xì)管固定件的設(shè)計(jì)可以在保證同心的同時(shí)，便于模頭的安裝、拆卸和維護(hù)。[0026](4)噴絲毛細(xì)管可拆卸連接方式緊密連接于噴絲毛細(xì)管固定板上，當(dāng)發(fā)生堵料或者損壞時(shí)，方便拆卸。
【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0027]圖1是本發(fā)明溶液噴射紡絲模頭一種實(shí)施例示意圖。
[0028]圖2是本發(fā)明溶液噴射紡絲模頭一種實(shí)施例分配板上表面示意圖。
[0029]圖3是本發(fā)明溶液噴射紡絲模頭一種實(shí)施例分配板上表面示意圖。
[0030]圖4是本發(fā)明溶液噴射紡絲模頭一種實(shí)施例進(jìn)料板下表面示意圖。
[0031]圖5是本發(fā)明溶液噴射紡絲模頭一種實(shí)施例二級(jí)氣流蓋板下表面示意圖。
[0032]圖6是本發(fā)明溶液噴射紡絲模頭一種實(shí)施例二級(jí)氣流蓋板下表面示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0033]下面結(jié)合實(shí)施例及附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。
[0034]該溶液噴射紡絲模頭(參見(jiàn)圖1-6)包括進(jìn)料板1、分配板2、噴絲毛細(xì)管3、噴絲毛細(xì)管固定板4、一級(jí)氣流擋板5、第一氣流腔6、二級(jí)氣流擋板7、第二氣流腔8、一級(jí)氣流蓋板
9、三級(jí)氣流擋板10、第三氣流腔11、噴絲毛細(xì)管固定件12、二級(jí)氣流蓋板13。
[0035]所述進(jìn)料板I具有進(jìn)料腔1.1、進(jìn)料孔1.2用以輸入紡絲溶液；所述分配板2具有分配導(dǎo)槽，分配導(dǎo)槽包括分配橫導(dǎo)槽2.1和/或分配豎導(dǎo)槽2.2中的一個(gè)或者兩個(gè),可用于具有多排噴絲毛細(xì)管3的溶液噴射紡絲，分配橫導(dǎo)槽2.1和分配豎導(dǎo)槽2.2都具有分配孔
2.3，用以分配紡絲溶液；所述噴絲毛細(xì)管固定板4上安裝有噴絲毛細(xì)管3 ;所述一級(jí)氣流擋板5具有一級(jí)進(jìn)氣孔5.1用以輸入高壓氣體；所述二級(jí)氣流擋板7具有二級(jí)進(jìn)氣孔7.1用以輸入被緩沖后的高壓氣體；所述一級(jí)氣流蓋板9具有一級(jí)貫通孔9.1用以擴(kuò)散二級(jí)進(jìn)氣孔7.1導(dǎo)入的氣體，同時(shí)一級(jí)氣流蓋板9具有固定孔9.2，噴絲毛細(xì)管3從固定孔9.2穿過(guò)，用以噴絲毛細(xì)管固定件12的固定；所述二級(jí)氣流蓋板13具有二級(jí)貫通孔13.1，用以通過(guò)均勻的高速氣流實(shí)現(xiàn)對(duì)噴絲毛細(xì)管3中的溶液細(xì)流實(shí)現(xiàn)牽伸并促進(jìn)溶劑揮發(fā)形成微納米纖維。
[0036]所述分配板2與進(jìn)料板I緊密配合，并且緊靠于進(jìn)料板I的表面上具有流體分配導(dǎo)槽，該分配導(dǎo)槽把進(jìn)料板I輸入的紡絲溶液進(jìn)行相應(yīng)地分配；噴絲毛細(xì)管固定板4與分配板2緊密配合；噴絲毛細(xì)管3緊密連接于噴絲毛細(xì)管固定板4上，并且穿過(guò)一級(jí)氣流蓋板9的固定孔9.2和噴絲毛細(xì)管固定件12，穿出二級(jí)氣流蓋板13下部，噴絲毛細(xì)管3的上表面對(duì)應(yīng)分配孔2.3，用以壓出紡絲溶液細(xì)流；二級(jí)氣流擋板7分別與噴絲毛細(xì)管固定板4和一級(jí)氣流蓋板9緊密配合，形成第二氣流腔8 ;一級(jí)氣流擋板5分別與噴絲毛細(xì)管固定板4和二級(jí)氣流擋板7緊密配合，形成第一氣流腔6 ;三級(jí)氣流擋板10分別與一級(jí)氣流蓋板9和二級(jí)氣流蓋板13緊密配合，形成第三氣流腔11 ;噴絲毛細(xì)管固定件12固定連接于一級(jí)氣流蓋板9的固定孔9.2上，與噴絲毛細(xì)管3形成緊密配合，可阻止第二氣流腔8的氣體沿噴絲毛細(xì)管3周?chē)鷩姵觯瑫r(shí)起到將噴絲毛細(xì)管3固定的作用。
[0037]所述溶液噴射紡絲模頭在進(jìn)料板I的進(jìn)料腔1.1內(nèi)設(shè)置成具有分料導(dǎo)槽1.3的結(jié)構(gòu)，從而省去分配板2，此種模頭可用于具有單排噴絲毛細(xì)管3的溶液噴射紡絲。所述分料導(dǎo)槽1.3的導(dǎo)槽之間具有凹槽，而且凹槽高度逐漸減小，以減緩進(jìn)料口 1.2的料液流速，使之經(jīng)過(guò)緩沖后均勻的進(jìn)入噴絲毛細(xì)管3。
[0038]所述噴絲毛細(xì)管3與噴絲毛細(xì)管固定板4的連接方式是可拆卸連接。
[0039]所述噴絲毛細(xì)管固定件12與一級(jí)氣流蓋板9的固定孔9.2的連接方式是可拆卸連接。
[0040]所述噴絲毛細(xì)管3的長(zhǎng)度是其內(nèi)徑的12-150倍，其延伸到二級(jí)氣流蓋板13外部的長(zhǎng)度是其內(nèi)徑的1-10倍。
[0041]所述第一氣流腔6和第二氣流腔8的高度是噴絲毛細(xì)管3內(nèi)徑的至少6倍。
[0042]所述第三氣流腔11的高度是噴絲毛細(xì)管3內(nèi)徑的至少3倍。
[0043]所述分配孔2.3直徑是0.2_2mm。
[0044]所述一級(jí)進(jìn)氣孔5.1的直徑為8-100mm。
[0045]所述二級(jí)進(jìn)氣孔7.1的直徑是0.5_5mm。
[0046]所述一級(jí)貫通孔9.1在一級(jí)氣流蓋板9上均勻排布,其直徑是0.2_5mm。
[0047]所述二級(jí)貫通孔13.1與相對(duì)應(yīng)的噴絲毛細(xì)管3具有相同數(shù)量，噴絲毛細(xì)管3和二級(jí)貫通孔13.1具有同軸設(shè)計(jì)，其直徑是噴絲毛細(xì)管3外徑的1.5-5倍。
[0048]所述模頭的工作原理是:將紡絲溶液通過(guò)進(jìn)料孔1.2進(jìn)到進(jìn)料板I的進(jìn)料腔1.1中，經(jīng)過(guò)分配板2的分配導(dǎo)槽分料后，由分配孔2.3(或者省去分配板2，由分料導(dǎo)槽1.3分料)均勻的進(jìn)入噴絲毛細(xì)管3中，并擠出形成紡絲溶液細(xì)流。高速高壓氣體由一級(jí)進(jìn)氣孔
5.1進(jìn)入第一氣流腔6緩沖，再經(jīng)二級(jí)進(jìn)氣孔7.1進(jìn)入第二氣流腔8進(jìn)一步緩沖穩(wěn)壓，經(jīng)一級(jí)貫通孔9.1進(jìn)入第三氣流腔11，經(jīng)過(guò)三級(jí)混合后的均勻氣流再由二級(jí)貫通孔13.1噴出，在紡絲溶液細(xì)流周?chē)纬森h(huán)形牽伸氣流，可實(shí)現(xiàn)溶液細(xì)流的超細(xì)拉伸，并促進(jìn)溶劑揮發(fā)，形成微納米纖維。
[0049]實(shí)施例1
[0050]溶液噴射紡絲模頭包括(參見(jiàn)圖1、圖2、圖6)進(jìn)料板1、分配板2、噴絲毛細(xì)管3、噴絲毛細(xì)管固定板4、一級(jí)氣流擋板5、第一氣流腔6、二級(jí)氣流擋板7、第二氣流腔8、一級(jí)氣流蓋板9、三級(jí)氣流擋板10、第三氣流腔11、噴絲毛細(xì)管固定件12、二級(jí)氣流蓋板13。
[0051]所述進(jìn)料板I具有進(jìn)料腔1.1、進(jìn)料孔1.2 ;所述分配板2具有分配橫導(dǎo)槽2.1，分配橫導(dǎo)槽2.1具有分配孔2.3 ;所述噴絲毛細(xì)管固定板4上安裝有噴絲毛細(xì)管3 ;所述一級(jí)氣流擋板5具有一級(jí)進(jìn)氣孔5.1 ;所述二級(jí)氣流擋板7具有二級(jí)進(jìn)氣孔7.1 ;所述一級(jí)氣流蓋板9具有一級(jí)貫通孔9.1和固定孔9.2 ;所述二級(jí)氣流蓋板13具有二級(jí)貫通孔13.1。
[0052]所述分配板2與進(jìn)料板I緊密配合；噴絲毛細(xì)管固定板4與分配板2緊密配合；噴絲毛細(xì)管3緊密連接于噴絲毛細(xì)管固定板4上，并且穿過(guò)一級(jí)氣流蓋板9的固定孔9.2和噴絲毛細(xì)管固定件12，穿出二級(jí)氣流蓋板13下部，噴絲毛細(xì)管3的上表面對(duì)應(yīng)分配孔2.3 ；二級(jí)氣流擋板7分別與噴絲毛細(xì)管固定板4和一級(jí)氣流蓋板9緊密配合，形成第二氣流腔8 ;—級(jí)氣流擋板5分別與噴絲毛細(xì)管固定板4和二級(jí)氣流擋板7緊密配合，形成第一氣流腔6 ;三級(jí)氣流擋板10分別與一級(jí)氣流蓋板9和二級(jí)氣流蓋板13緊密配合，形成第三氣流腔11 ;噴絲毛細(xì)管固定件12固定連接于一級(jí)氣流蓋板9的固定孔9.2上，與噴絲毛細(xì)管3形成緊密配合。
[0053]噴絲毛細(xì)管3采用螺紋連接與毛細(xì)管固定板4連接；噴絲毛細(xì)管固定件12與一級(jí)氣流蓋板9的固定孔9.2采用螺紋連接。[0054]噴絲毛細(xì)管的內(nèi)徑為0.5mm，長(zhǎng)度為48mm，延伸到二級(jí)氣流蓋板13外部的長(zhǎng)度是0.8mmο
[0055]第一氣流腔6和第二氣流腔8的高度分別是6mm和22mm ;第三氣流腔11的高度為 4mm。
[0056]分配孔2.3的直徑為0.3mm ;一級(jí)進(jìn)氣孔5.1的直徑為8mm ;二級(jí)進(jìn)氣孔7.1的直徑為0.6mm ;一級(jí)貫通孔9.1設(shè)計(jì)四排共計(jì)60個(gè)，在第一氣流蓋板9上均勻排布，直徑為
0.3mm ;二級(jí)貫通孔13.1共計(jì)60個(gè)，與噴絲毛細(xì)管3和二級(jí)貫通孔13.1同軸設(shè)計(jì)，直徑為
1.Smnin
[0057]將平均分子量(Mw)為280,000的聚氨酯溶解于以質(zhì)量分?jǐn)?shù)12%的比例溶入N，N-二甲基甲酰胺中，攪拌直至混合均勻，制成紡絲溶液，紡絲溶液的粘度在25°C下為4300mP.S。
[0058]將紡絲溶液經(jīng)計(jì)量泵通過(guò)進(jìn)料孔1.2進(jìn)到進(jìn)料板I的進(jìn)料腔1.1中，供應(yīng)速率為2OOmL / min,經(jīng)過(guò)分配板2的分配橫導(dǎo)槽2.1分料后，由分配孔2.3均勻的進(jìn)入噴絲毛細(xì)管3中。高速高壓氣體由一級(jí)進(jìn)氣孔5.1進(jìn)入第一氣流腔6，再經(jīng)二級(jí)進(jìn)氣孔7.1進(jìn)入第二氣流腔8，再經(jīng)一級(jí)貫通孔9.1進(jìn)入第三氣流腔11，經(jīng)過(guò)三級(jí)混合后的均勻氣流由二級(jí)貫通孔13.1噴出。紡絲溶液從噴絲毛細(xì)管3中擠出，被經(jīng)二級(jí)貫通孔13.1噴射出的高速?lài)娚錃饬鳡可旒?xì)化，高速氣流拉伸紡絲溶液細(xì)流，溶劑揮發(fā)形成納微纖維。一級(jí)進(jìn)氣孔5.1出口壓力(噴射壓力)設(shè)定為0.42MPa，溫度為室溫。
[0059]利用SEM影像測(cè)量所得到的納微纖維，所得納微纖維的直徑在0.14-0.82微米之間。
[0060]實(shí)施例2
[0061]溶液噴射紡絲模頭包括(參見(jiàn)圖1、圖3、圖6)進(jìn)料板1、分配板2、噴絲毛細(xì)管3、噴絲毛細(xì)管固定板4、一級(jí)氣流擋板5、第一氣流腔6、二級(jí)氣流擋板7、第二氣流腔8、一級(jí)氣流蓋板9、三級(jí)氣流擋板10、第三氣流腔11、噴絲毛細(xì)管固定件12、二級(jí)氣流蓋板13。
[0062]所述進(jìn)料板I具有進(jìn)料腔1.1、進(jìn)料孔1.2 ;所述分配板2具有分配豎導(dǎo)槽2.2，分配豎導(dǎo)槽2.2具有分配孔2.3 ;所述噴絲毛細(xì)管固定板4上安裝有噴絲毛細(xì)管3 ;所述一級(jí)氣流擋板5具有一級(jí)進(jìn)氣孔5.1 ;所述二級(jí)氣流擋板7具有二級(jí)進(jìn)氣孔7.1 ;所述一級(jí)氣流蓋板9具有一級(jí)貫通孔9.1和固定孔9.2 ;所述二級(jí)氣流蓋板13具有二級(jí)貫通孔13.1。
[0063]所述分配板2與進(jìn)料板I緊密配合；噴絲毛細(xì)管固定板4與分配板2緊密配合；噴絲毛細(xì)管3固定連接于噴絲毛細(xì)管固定板4上，并且穿過(guò)一級(jí)氣流蓋板9的固定孔9.2和噴絲毛細(xì)管固定件12，穿出二級(jí)氣流蓋板13下部，噴絲毛細(xì)管3的上表面對(duì)應(yīng)分配孔2.3 ；二級(jí)氣流擋板7分別與噴絲毛細(xì)管固定板4和一級(jí)氣流蓋板9緊密配合，形成第二氣流腔8 ;—級(jí)氣流擋板5分別與噴絲毛細(xì)管固定板4和二級(jí)氣流擋板7緊密配合，形成第一氣流腔6 ;三級(jí)氣流擋板10分別與一級(jí)氣流蓋板9和二級(jí)氣流蓋板13緊密配合，形成第三氣流腔11 ;噴絲毛細(xì)管固定件12固定連接于一級(jí)氣流蓋板9的固定孔9.2上，與噴絲毛細(xì)管3形成緊密配合。
[0064]噴絲毛細(xì)管3采用卡扣連接方式固定在毛細(xì)管固定板4上；噴絲毛細(xì)管固定件12與一級(jí)氣流蓋板9的固定孔9.2采用卡槽連接。
[0065]噴絲毛細(xì)管的內(nèi)徑為0.3mm，長(zhǎng)度為18mm，延伸到二級(jí)氣流蓋板13外部的長(zhǎng)度是0.5mmο
[0066]第一氣流腔6和第二氣流腔8的高度分別是6mm和IOmm ;第三氣流腔11的高度為 4mm。
[0067]分配孔2.3的直徑為0.5mm ;一級(jí)進(jìn)氣孔5.1的直徑為20mm ;二級(jí)進(jìn)氣孔7.1的直徑為Imm ;—級(jí)貫通孔9.1設(shè)計(jì)四排共計(jì)120個(gè)，在第一氣流蓋板9上均勻排布，直徑為0.5mm ;二級(jí)貫通孔13.1共計(jì)120個(gè)，與噴絲毛細(xì)管3和二級(jí)貫通孔13.1同軸設(shè)計(jì)，直徑為
2.2mm。
[0068]將平均分子量(Mw)為350，000的聚丙烯腈以質(zhì)量分?jǐn)?shù)20%的比例溶入N，N- 二甲基甲酰胺中，在攪拌下直至混合均勻，制成紡絲溶液，溶液粘度在30°C下為14900mP.S。
[0069]將紡絲溶液經(jīng)計(jì)量泵通過(guò)進(jìn)料孔1.2進(jìn)到進(jìn)料板I的進(jìn)料腔1.1中，供應(yīng)速率為200mL / min，經(jīng)過(guò)分配板2的分配豎導(dǎo)槽2.2分料后，由分配孔2.3均勻的進(jìn)入噴絲毛細(xì)管3中。高速高壓氣體由一級(jí)進(jìn)氣孔5.1進(jìn)入第一氣流腔6，再經(jīng)二級(jí)進(jìn)氣孔7.1進(jìn)入第二氣流腔8，再經(jīng)一級(jí)貫通孔9.1進(jìn)入第三氣流腔11，經(jīng)過(guò)三級(jí)混合后的均勻氣流由二級(jí)貫通孔13.1噴出。紡絲溶液從噴絲毛細(xì)管3中擠出，被經(jīng)二級(jí)貫通孔13.1噴射出的高速?lài)娚錃饬鳡可旒?xì)化，高速氣流拉伸紡絲溶液細(xì)流，溶劑揮發(fā)形成納微纖維。一級(jí)進(jìn)氣孔5.1出口壓力(噴射壓力)設(shè)定為0.88MPa，溫度為室溫。
[0070]利用SEM影像測(cè)量所得到的納微纖維，所得納微纖維的直徑在0.28-0.92微米之間。
[0071]實(shí)施例3
[0072]溶液噴射紡絲模頭包括(參見(jiàn)圖1、圖2、圖3、圖6)進(jìn)料板1、分配板2、噴絲毛細(xì)管3、噴絲毛細(xì)管固定板4、一級(jí)氣流擋板5、第一氣流腔6、二級(jí)氣流擋板7、第二氣流腔8、一級(jí)氣流蓋板9、三級(jí)氣流擋板10、第三氣流腔11、噴絲毛細(xì)管固定件12、二級(jí)氣流蓋板13。
[0073]所述進(jìn)料板I具有進(jìn)料腔1.1、進(jìn)料孔1.2 ;所述分配板2具有分配橫導(dǎo)槽2.1和分配豎導(dǎo)槽2.2，分配橫導(dǎo)槽2.1和分配豎導(dǎo)槽2.2具有分配孔2.3 ;所述噴絲毛細(xì)管固定板4上安裝有噴絲毛細(xì)管3 ;所述一級(jí)氣流擋板5具有一級(jí)進(jìn)氣孔5.1 ;所述二級(jí)氣流擋板7具有二級(jí)進(jìn)氣孔7.1 ;所述一級(jí)氣流蓋板9具有一級(jí)貫通孔9.1和固定孔9.2 ;所述二級(jí)氣流蓋板13具有二級(jí)貫通孔13.1。
[0074]所述分配板2與進(jìn)料板I緊密配合；噴絲毛細(xì)管固定板4與分配板2緊密配合；噴絲毛細(xì)管3固定連接于噴絲毛細(xì)管固定板4上，并且穿過(guò)一級(jí)氣流蓋板9的固定孔9.2和噴絲毛細(xì)管固定件12，穿出二級(jí)氣流蓋板13下部，噴絲毛細(xì)管3的上表面對(duì)應(yīng)分配孔2.3 ；二級(jí)氣流擋板7分別與噴絲毛細(xì)管固定板4和一級(jí)氣流蓋板9緊密配合，形成第二氣流腔8 ;—級(jí)氣流擋板5分別與噴絲毛細(xì)管固定板4和二級(jí)氣流擋板7緊密配合，形成第一氣流腔6 ;三級(jí)氣流擋板10分別與一級(jí)氣流蓋板9和二級(jí)氣流蓋板13緊密配合，形成第三氣流腔11 ;噴絲毛細(xì)管固定件12固定連接于一級(jí)氣流蓋板9的固定孔9.2上，與噴絲毛細(xì)管3形成緊密配合。
[0075]噴絲毛細(xì)管3采用螺紋連接與毛細(xì)管固定板4連接；噴絲毛細(xì)管固定件12與一級(jí)氣流蓋板9的固定孔9.2采用旋轉(zhuǎn)扣連接。
[0076]噴絲毛細(xì)管的內(nèi)徑為0.8mm，長(zhǎng)度為10mm，延伸到二級(jí)氣流蓋板13外部的長(zhǎng)度是0.8mmο[0077]第一氣流腔6和第二氣流腔8的高度分別是6_和4.8mm ;第三氣流腔11的高度為 2.5mmο
[0078]分配孔2.3的直徑為1.5mm ;一級(jí)進(jìn)氣孔5.1的直徑為50mm ;二級(jí)進(jìn)氣孔7.1的直徑為3mm ;—級(jí)貫通孔9.1設(shè)計(jì)四排共計(jì)300個(gè)，在第一氣流蓋板9上均勻排布，直徑為3mm ;二級(jí)貫通孔13.1共計(jì)300個(gè)，與噴絲毛細(xì)管3和二級(jí)貫通孔13.1同軸設(shè)計(jì)，直徑為
3.2mm。
[0079]將平均分子量(Mw)為300，000的聚(環(huán)氧乙烷)以質(zhì)量分?jǐn)?shù)8%的比例溶解于去離子水中，并加入相對(duì)于聚(環(huán)氧乙烷)質(zhì)量2%的硝酸銀(AgNO3),攪拌直至混合均勻，制成紡絲溶液，溶液粘度在50°C下為1800mP.S。
[0080]將紡絲溶液經(jīng)計(jì)量泵通過(guò)進(jìn)料孔1.2進(jìn)到進(jìn)料板I的進(jìn)料腔1.1中，供應(yīng)速率為200mL / min,經(jīng)過(guò)分配板2的分配橫導(dǎo)槽2.1和分配豎導(dǎo)槽2.2分配后，由分配孔2.3均勻的進(jìn)入噴絲毛細(xì)管3中。高速高壓氣體由一級(jí)進(jìn)氣孔5.1進(jìn)入第一氣流腔6，再經(jīng)二級(jí)進(jìn)氣孔7.1進(jìn)入第二氣流腔8，再經(jīng)一級(jí)貫通孔9.1進(jìn)入第三氣流腔11，經(jīng)過(guò)三級(jí)混合后的均勻氣流由二級(jí)貫通孔13.1噴出。紡絲溶液從噴絲毛細(xì)管3中擠出，被經(jīng)二級(jí)貫通孔13.1噴射出的高速?lài)娚錃饬鳡可旒?xì)化，高速氣流拉伸紡絲溶液細(xì)流，溶劑揮發(fā)形成納微纖維。一級(jí)進(jìn)氣孔5.1出口壓力(噴射壓力)設(shè)定為0.68MPa，溫度為室溫。
[0081]利用SEM影像測(cè)量所得到的納微纖維，所得納微纖維的直徑在0.18-0.64微米之間。
[0082]實(shí)施例4
[0083]溶液噴射紡絲模頭(參見(jiàn)圖4、圖5)包括進(jìn)料板1、噴絲毛細(xì)管3、噴絲毛細(xì)管固定板4、一級(jí)氣流擋板5、第一氣流腔6、二級(jí)氣流擋板7、第二氣流腔8、一級(jí)氣流蓋板9、三級(jí)氣流擋板10、第三氣流腔11、噴絲毛細(xì)管固定件12、二級(jí)氣流蓋板13。
[0084]所述進(jìn)料板I具有進(jìn)料腔1.1、進(jìn)料孔1.2 ;所述噴絲毛細(xì)管固定板4上安裝有噴絲毛細(xì)管3 ;所述一級(jí)氣流擋板5具有一級(jí)進(jìn)氣孔5.1 ;所述二級(jí)氣流擋板7具有二級(jí)進(jìn)氣孔7.1 ;所述一級(jí)氣流蓋板9具有一級(jí)貫通孔9.1和固定孔9.2 ;所述二級(jí)氣流蓋板13具有二級(jí)貫通孔13.1。
[0085]所述溶液噴射紡絲模頭在進(jìn)料板I的進(jìn)料腔1.1內(nèi)設(shè)置成具有分料導(dǎo)槽1.3的結(jié)構(gòu)，從而省去分配板2，此種模頭可用于具有單排噴絲毛細(xì)管3的溶液噴射紡絲(參見(jiàn)圖5)。所述分料導(dǎo)槽1.3導(dǎo)槽之間具有凹槽，而且凹槽高度逐漸減小，以減緩進(jìn)料口 1.2的料液流速，使之經(jīng)過(guò)緩沖后均勻的進(jìn)入噴絲毛細(xì)管3。
[0086]所述噴絲毛細(xì)管固定板4與進(jìn)料板I緊密配合；噴絲毛細(xì)管3緊密連接于噴絲毛細(xì)管固定板4上，并且穿過(guò)一級(jí)氣流蓋板9的固定孔9.2和噴絲毛細(xì)管固定件12，穿出二級(jí)氣流蓋板13下部，噴絲毛細(xì)管3的上表面對(duì)應(yīng)分料導(dǎo)槽1.3 ;二級(jí)氣流擋板7分別與噴絲毛細(xì)管固定板4和一級(jí)氣流蓋板9緊密配合，形成第二氣流腔8 ;一級(jí)氣流擋板5分別與噴絲毛細(xì)管固定板4和二級(jí)氣流擋板7緊密配合，形成第一氣流腔6 ;三級(jí)氣流擋板10分別與一級(jí)氣流蓋板9和二級(jí)氣流蓋板13緊密配合，形成第三氣流腔11 ;噴絲毛細(xì)管固定件12固定連接于一級(jí)氣流蓋板9的固定孔9.2上，與噴絲毛細(xì)管3形成緊密配合。
[0087]噴絲毛細(xì)管3采用螺紋連接與毛細(xì)管固定板4連接；噴絲毛細(xì)管固定件12與一級(jí)氣流蓋板9的固定孔9.2采用螺紋連接。[0088]噴絲毛細(xì)管的內(nèi)徑為0.5mm，長(zhǎng)度為78mm，延伸到二級(jí)氣流蓋板13外部的長(zhǎng)度是5mm ο
[0089]第一氣流腔6和第二氣流腔8的高度分別是IOmm和52mm ;第三氣流腔11的高度為 10mnin
[0090]分配孔2.3的直徑為1.2mm ;一級(jí)進(jìn)氣孔5.1的直徑為8mm ;二級(jí)進(jìn)氣孔7.1的直徑為1.2mm ;一級(jí)貫通孔9.1設(shè)計(jì)一排共計(jì)20個(gè)，在第一氣流蓋板9上均勻排布，直徑為
2.2mm ;二級(jí)貫通孔13.1 一排共計(jì)20個(gè)，與噴絲毛細(xì)管3和二級(jí)貫通孔13.1同軸設(shè)計(jì)，直徑為2.1mm。
[0091]將聚合度為600的纖維素以質(zhì)量分?jǐn)?shù)8%的比例溶解于LiCl / DMAc (氯化鋰/N, N- 二甲基乙酰胺)中，在攪拌下直至混合均勻，并混入質(zhì)量分?jǐn)?shù)含量為0.2 %的納米銀顆粒，制成紡絲溶液，溶液粘度在45°C下為8400mP.S。
[0092]將紡絲溶液經(jīng)計(jì)量泵通過(guò)進(jìn)料孔1.2進(jìn)到進(jìn)料板I的進(jìn)料腔1.1中，供應(yīng)速率為200mL / min，經(jīng)過(guò)分料導(dǎo)槽1.3的分料后，直接進(jìn)入噴絲毛細(xì)管3中。高速高壓氣體由一級(jí)進(jìn)氣孔5.1進(jìn)入第一氣流腔6，再經(jīng)二級(jí)進(jìn)氣孔7.1進(jìn)入第二氣流腔8，再經(jīng)一級(jí)貫通孔
9.1進(jìn)入第三氣流腔11，經(jīng)過(guò)三級(jí)混合后的均勻氣流由二級(jí)貫通孔13.1噴出。紡絲溶液從噴絲毛細(xì)管3中擠出，被經(jīng)二級(jí)貫通孔13.1噴射出的高速?lài)娚錃饬鳡可旒?xì)化，高速氣流拉伸紡絲溶液細(xì)流，溶劑揮發(fā)形成納微纖維。一級(jí)進(jìn)氣孔5.1出口壓力(噴射壓力)設(shè)定為
0.62MPa，溫度為室溫。
[0093]利用SEM影像測(cè)量所得到的納微纖維，所得納微纖維的直徑在0.24-0.81微米之間。
[0094]在上述說(shuō)明中，本發(fā)明制備方法采用下面的測(cè)試方法來(lái)確定各種所列出的特性參數(shù)。
[0095]1.紡絲溶液濃度:以電子天平分別稱(chēng)量聚合物質(zhì)量和溶劑質(zhì)量，計(jì)算聚合物質(zhì)量占總質(zhì)量的百分比例。
[0096]2.紡絲溶液粘度:在配備有一個(gè)20mm平行板的流變儀上進(jìn)行測(cè)量。在23°C下，剪切速率以4分鐘從O上升到1000s—1，將數(shù)據(jù)收集下來(lái)，并以s—1下的mP.s(毫帕.秒)記錄。
[0097]3.納微纖維直徑:通過(guò)掃描電子顯微鏡進(jìn)行觀(guān)察、測(cè)量，對(duì)于每個(gè)納微纖維制品樣品，測(cè)量100根纖維的直徑給出其平均直徑范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種溶液噴射紡絲模頭，所述模頭包括進(jìn)料板，其特征在于所述模頭還包括分配板、噴絲毛細(xì)管、噴絲毛細(xì)管固定板、一級(jí)氣流擋板、第一氣流腔、二級(jí)氣流擋板、第二氣流腔、一級(jí)氣流蓋板、三級(jí)氣流擋板、第三氣流腔、噴絲毛細(xì)管固定件、二級(jí)氣流蓋板； 所述進(jìn)料板具有進(jìn)料腔、進(jìn)料孔；所述分配板具有分配導(dǎo)槽，分配導(dǎo)槽具有分配孔；所述噴絲毛細(xì)管固定板上安裝有噴絲毛細(xì)管；所述一級(jí)氣流擋板具有一級(jí)進(jìn)氣孔；所述二級(jí)氣流擋板具有二級(jí)進(jìn)氣孔；所述一級(jí)氣流蓋板具有一級(jí)貫通孔，同時(shí)一級(jí)氣流蓋板具有固定孔，噴絲毛細(xì)管從固定孔穿過(guò)；所述二級(jí)氣流蓋板具有二級(jí)貫通孔； 所述分配板與進(jìn)料板緊密配合，并且緊靠于進(jìn)料板的表面上具有流體分配導(dǎo)槽；噴絲毛細(xì)管固定板與分配板緊密配合；噴絲毛細(xì)管緊密連接于噴絲毛細(xì)管固定板上，并且穿過(guò)一級(jí)氣流蓋板的固定孔和噴絲毛細(xì)管固定件，穿出二級(jí)氣流蓋板下部，噴絲毛細(xì)管的上表面對(duì)應(yīng)分配孔；二級(jí)氣流擋板分別與噴絲毛細(xì)管固定板和一級(jí)氣流蓋板緊密配合，形成第二氣流腔；一級(jí)氣流擋板分別與噴絲毛細(xì)管固定板和二級(jí)氣流擋板緊密配合，形成第一氣流腔；三級(jí)氣流擋板分別與一級(jí)氣流蓋板和二級(jí)氣流蓋板緊密配合，形成第三氣流腔；噴絲毛細(xì)管固定件連接于一級(jí)氣流蓋板上，與噴絲毛細(xì)管形成緊密配合。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的溶液噴射紡絲模頭，其特征在于所述分配導(dǎo)槽包括分配橫導(dǎo)槽和/或分配豎導(dǎo)槽中的一個(gè)或者兩個(gè)。
3.一種溶液噴射紡絲模頭，其特征在于所述模頭包括:進(jìn)料板、噴絲毛細(xì)管、噴絲毛細(xì)管固定板、一級(jí)氣流擋板、第一氣流腔、二級(jí)氣流擋板、第二氣流腔、一級(jí)氣流蓋板、三級(jí)氣流擋板、第三氣流腔、噴絲毛細(xì)管固定件、二級(jí)氣流蓋板； 所述進(jìn)料板具有進(jìn)料腔、進(jìn)料孔和分料導(dǎo)槽；所述噴絲毛細(xì)管固定板上安裝有噴絲毛細(xì)管；所述一級(jí)氣流擋板具有一級(jí)進(jìn)氣孔；所述二級(jí)氣流擋板具有二級(jí)進(jìn)氣孔；所述一級(jí)氣流蓋板具有一級(jí)貫通孔，同時(shí)一級(jí)氣流蓋板具有固定孔，噴絲毛細(xì)管從固定孔穿過(guò)；所述二級(jí)氣流蓋板具有二級(jí)貫通孔； 所述噴絲毛細(xì)管固定板與進(jìn)料板緊密配合；噴絲毛細(xì)管緊密連接于噴絲毛細(xì)管固定板上，并且穿過(guò)一級(jí)氣流蓋板的固定孔和噴絲毛細(xì)管固定件，穿出二級(jí)氣流蓋板下部，噴絲毛細(xì)管的上表面對(duì)應(yīng)分料導(dǎo)槽；二級(jí)氣流擋板分別與噴絲毛細(xì)管固定板和一級(jí)氣流蓋板緊密配合，形成第二氣流腔；一級(jí)氣流擋板分別與噴絲毛細(xì)管固定板和二級(jí)氣流擋板緊密配合，形成第一氣流腔；三級(jí)氣流擋板分別與一級(jí)氣流蓋板和二級(jí)氣流蓋板緊密配合，形成第三氣流腔；所述噴絲毛細(xì)管固定件連接于一級(jí)氣流蓋板的固定孔上，與噴絲毛細(xì)管形成緊密配合。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的溶液噴射紡絲模頭，其特征在于所述分料導(dǎo)槽導(dǎo)槽之間具有凹槽，且凹槽高度逐漸減小。
5.根據(jù)權(quán)利要求1-4中的任一項(xiàng)所述的溶液噴射紡絲模頭，其特征在于噴絲毛細(xì)管的長(zhǎng)度是其內(nèi)徑的12-150倍，噴絲毛細(xì)管延伸到二級(jí)氣流蓋板外部的長(zhǎng)度是其內(nèi)徑的1-10倍。
6.根據(jù)權(quán)利要求1-4中的任一項(xiàng)所述的溶液噴射紡絲模頭，其特征在于所述噴絲毛細(xì)管與噴絲毛細(xì)管固定板的連接方式是可拆卸連接。
7.根據(jù)權(quán)利要求1-4中的任一項(xiàng)所述的溶液噴射紡絲模頭，其特征在于所述噴絲毛細(xì)管固定件與一級(jí)氣流蓋板的固定孔的連接方式是可拆卸連接。
8.根據(jù)權(quán)利要求1-4中的任一項(xiàng)所述的溶液噴射紡絲模頭，其特征在于所述第一氣流腔和第二氣流腔的高度是噴絲毛細(xì)管內(nèi)徑的至少6倍；所述第三氣流腔的高度是噴絲毛細(xì)管內(nèi)徑的至少3倍。
9.根據(jù)權(quán)利要求1-4中的任一項(xiàng)所述的溶液噴射紡絲模頭，其特征在于所述一級(jí)進(jìn)氣孔的直徑為8-100_ ;所述二級(jí)進(jìn)氣孔的直徑是0.5-5mm ;所述一級(jí)貫通孔在一級(jí)氣流蓋板上均勻排布，其直徑是0.2-5mm;所述二級(jí)貫通孔與相對(duì)應(yīng)的噴絲毛細(xì)管具有相同數(shù)量，噴絲毛細(xì)管和二級(jí)貫通孔具有同軸設(shè)計(jì)，其直徑是噴絲毛細(xì)管外徑的1.5-5倍。
10.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的溶液噴射紡絲模頭，其特征在于所述分配孔直徑是0.2_2mm。
【文檔編號(hào)】D01D4/00GK103882535SQ201410150476
【公開(kāi)日】2014年6月25日 申請(qǐng)日期:2014年4月11日 優(yōu)先權(quán)日:2014年4月11日
【發(fā)明者】莊旭品, 程博聞, 唐定友, 蔡占軍, 石磊, 康衛(wèi)民, 李紅軍, 李夢(mèng)芹 申請(qǐng)人:天津工業(yè)大學(xué)