納米薄膜紡絲裝置制造方法
【專利摘要】本實(shí)用新型公開了一種納米薄膜紡絲裝置，包括與高壓靜電發(fā)生器連接的薄膜發(fā)生器以及設(shè)置在所述薄膜發(fā)生器前端的接收極板，在所述的薄膜發(fā)生器的后端設(shè)置有一氣流腔，在氣流腔的出口設(shè)置有一薄膜成形裝置，在氣流腔的入口設(shè)置一氣體入口和納米顆粒入口，在所述的氣體入口連接一氣流發(fā)生器，在所述的納米顆粒入口連接一納米顆粒容器。與現(xiàn)有技術(shù)相比，納米薄膜在高壓靜電場或氣流場或二者的混合場中被拉伸，這就使得制備的納米纖維直徑更細(xì)。同時(shí)，通過納米顆粒容器在氣流腔中加入納米顆粒，使得納米薄膜與納米顆粒在紡絲過程中混合得更加均勻，可以有效制得纖維表面的均勻突起結(jié)構(gòu)。且可以通過控制顆粒的形狀、性質(zhì)等來精確控制纖維的表觀形貌。
【專利說明】納米薄膜紡絲裝置

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及一種納米薄膜紡絲裝置，屬于紡絲制備【技術(shù)領(lǐng)域】。

【背景技術(shù)】
[0002]納米纖維具有超高的比表面積、極大長徑比、高表面活性、優(yōu)越的機(jī)械性能(高強(qiáng)高韌)等特點(diǎn)，在紡織工程、環(huán)境工程、生物科技、醫(yī)療與衛(wèi)生健康、能源貯存、軍事與反恐安全等不同領(lǐng)域都具有十分廣闊的應(yīng)用前景。傳統(tǒng)制備超細(xì)纖維和納米纖維最直接也是最基本的方法是靜電紡絲方法。目前，實(shí)驗(yàn)室和工業(yè)界制備納米纖維，均廣泛采用單噴頭或多噴頭針筒式靜電紡納米纖維的裝置。
[0003]傳統(tǒng)的納米靜電紡絲技術(shù)存在一些缺陷。制備的纖維形貌受溶液濃度、粘性等性能的影響較大；針頭直徑較小，易造成針頭堵塞，該缺點(diǎn)大大限制了制備具有納米顆粒包覆的纖維；制備的纖維細(xì)度平均值仍然為幾百納米。同時(shí)，靜電針紡式方法制備納米纖維的產(chǎn)量非常低，很難實(shí)現(xiàn)工業(yè)化的批量生產(chǎn)。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問題是針對上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種納米纖維更細(xì)且表面具有突起結(jié)構(gòu)的通過薄膜發(fā)生器和成形器制備納米纖維的納米薄膜紡絲裝置。
[0005]為解決上述技術(shù)問題，本實(shí)用新型采用的技術(shù)方案是:
[0006]一種納米薄膜紡絲裝置，包括與高壓靜電發(fā)生器連接的薄膜發(fā)生器以及設(shè)置在所述薄膜發(fā)生器前端的接收極板，其特征在于:在所述的薄膜發(fā)生器的后端設(shè)置有一氣流腔，在氣流腔的出口設(shè)置有一薄膜成形裝置，在氣流腔的入口設(shè)置一氣體入口和納米顆粒入口，在所述的氣體入口連接一氣流發(fā)生器，在所述的納米顆粒入口連接一納米顆粒容器。
[0007]在所述的薄膜發(fā)生器上還連接有一薄膜發(fā)生器移動控制裝置，在所述的氣流發(fā)生器上連接有一氣流強(qiáng)度與溫度控制裝置。
[0008]所述的接收極板為帶負(fù)壓泵的接收極板、平行電極接收極板或溫控型接收極板。
[0009]所述的薄膜發(fā)生器為滾筒式、毛刷式、海綿網(wǎng)式或紡織品式。
[0010]所述的薄膜成形裝置的形狀為正方形、長方形、圓形或三角形。
[0011]所述薄膜成形裝置的疊加層數(shù)為I—10層。
[0012]所述薄膜發(fā)生器的數(shù)量為I—20個(gè)，尺寸:長O—20cm，寬為O——20cm。
[0013]所述氣流強(qiáng)度與溫度控制裝置的氣流強(qiáng)度控制范圍為O——100L/min，溫度控制范圍為O——100°C。
[0014]所述的薄膜成形裝置與接收極板的距離為O—10cm0
[0015]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型裝置的有益效果是:
[0016]1、由于薄膜發(fā)生器和薄膜成形裝置的使用，使得紡絲溶液在進(jìn)行紡絲前形成了納米級薄膜，納米薄膜在高壓靜電場或氣流場或二者的混合場中被拉伸，這就使得制備的納米纖維直徑更細(xì)。由于薄膜發(fā)生器形成的薄膜面積總和較大，這使得納米纖維的大批量生產(chǎn)得以實(shí)現(xiàn)。同時(shí)，通過納米顆粒容器在氣流腔中加入納米顆粒，使得納米薄膜與納米顆粒在紡絲過程中混合得更加均勻，可以有效制得纖維表面的均勻突起結(jié)構(gòu)。且可以通過控制顆粒的形狀、性質(zhì)等來精確控制纖維的表觀形貌。
[0017]2、可以使紡絲溶液在紡絲前形成納米薄膜，薄膜的大小和厚度可以通過調(diào)節(jié)薄膜成形器的尺寸、材質(zhì)和形狀來進(jìn)行精確控制。因?yàn)檎{(diào)節(jié)薄膜成形器的尺寸可以自由調(diào)節(jié)，所以可以填補(bǔ)現(xiàn)有技術(shù)的空白，更好的實(shí)現(xiàn)納米纖維的工業(yè)化生產(chǎn)，以滿足生產(chǎn)生活需要。
[0018]3、本實(shí)用新型使用了氣流強(qiáng)度和溫度控制器，這可以有效的控制氣流場，從而有效控制纖維的形貌。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0019]圖1是本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0020]圖2是本實(shí)用新型接收極板的結(jié)構(gòu)示意圖，其中a為帶負(fù)壓泵的接收極板，b為平行電極接收極板，c為溫控型接收極板。
[0021]圖3為本實(shí)用新型薄膜發(fā)生器的結(jié)構(gòu)示意圖，其中a為滾筒式薄膜發(fā)生器，b為毛刷式薄膜發(fā)生器。
[0022]圖4為本實(shí)用新型薄膜成形裝置的結(jié)構(gòu)示意圖，其中a為圓形，b為方形/菱形。
[0023]其中:1、接收極板，2、薄膜發(fā)生器移動控制裝置，3、駐液池，4、薄膜成形裝置，5、薄膜發(fā)生器，6、氣流腔，7、高壓靜電發(fā)生器，8、氣流強(qiáng)度與溫度控制裝置，9、氣流發(fā)生器，10、納米顆粒容器，11、負(fù)壓泵，12、溫控接收極板。

【具體實(shí)施方式】
[0024]下面結(jié)合具體實(shí)施案例，進(jìn)一步闡述本實(shí)用新型，而這些實(shí)施案例僅用于說明本實(shí)用新型而不用于限制本實(shí)用新型的范圍。同時(shí)，在閱讀本實(shí)用新型講授的內(nèi)容后，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以對本實(shí)用新型做各種改動或修改，這些等價(jià)形式同樣屬于本申請所附權(quán)利要求書所限定的范圍。
[0025]如圖1所示，本實(shí)用新型一種納米薄膜紡絲裝置，由接收極板1，薄膜發(fā)生器移動控制裝置2，駐液池3，薄膜成形裝置4，薄膜發(fā)生器5，氣流腔6，高壓靜電發(fā)生器7，氣流強(qiáng)度與溫度控制裝置8，氣流發(fā)生器9以及納米顆粒容器10組成。
[0026](I)本實(shí)用新型納米薄膜紡絲裝置利用薄膜發(fā)生器和成形器形成的納米薄膜，在氣流或者高壓靜電力的作用下，可以大批量生產(chǎn)納米纖維。同時(shí)，可以通過改變薄膜成形器形狀或材質(zhì)、紡絲溶液性質(zhì)、高壓靜電的大小、氣流大小、氣流的成分來對纖維形貌及其性能進(jìn)行控制。
[0027](2)本實(shí)用新型納米薄膜紡絲裝置中接收極板I的接收方式可以根據(jù)不同的溶液和纖維形貌進(jìn)行調(diào)整。具體包括:帶負(fù)壓泵的接收極板、平行電極接收極板、溫控型接收極板等。
[0028](3)本實(shí)用新型納米薄膜紡絲裝置中薄膜成形裝置4的材質(zhì)和形狀可以進(jìn)行改變。材質(zhì)可以采用銅、鋁以及其他任一金屬，也可以采用金屬紡織品。形狀可以為正方形、長方形、三角形或其他任一幾何形狀。單個(gè)幾何形狀的最大直徑/邊長為O——10cm。薄膜成形裝置的疊加層數(shù)可以為I——10層。
[0029](4)本實(shí)用新型納米薄膜紡絲裝置中薄膜發(fā)生器5的使用形式可以根據(jù)紡絲溶液性質(zhì)等進(jìn)行調(diào)整。具體可為滾輪形式、毛刷形式、海綿網(wǎng)形式、紡織品形式等。薄膜發(fā)生器5的數(shù)量為I——20個(gè)，尺寸:長O——20cm，寬為O——20cm。
[0030](5)本實(shí)用新型納米薄膜紡絲裝置中氣流強(qiáng)度與溫度控制裝置8的氣流強(qiáng)度控制范圍為O——100L/min，溫度控制范圍為O——100°C。
[0031](6)本實(shí)用新型納米薄膜紡絲裝置的薄膜成形裝置4與接收極板I的距離為O——10cm0
[0032](7)本實(shí)用新型納米薄膜紡絲裝置的注液池3的數(shù)量可以根據(jù)紡絲纖維的組分和性質(zhì)來進(jìn)行增減，數(shù)量可以為I——20個(gè)。
[0033]本實(shí)用新型在使用時(shí)首先將注液池3裝滿紡絲溶液，并通過樹脂導(dǎo)管將溶液注入薄膜發(fā)生器5，使得薄膜發(fā)生器5的表面呈潤濕狀態(tài)，并通過薄膜發(fā)生器移動控制裝置2來控制薄膜發(fā)生器的移動。然后，先將納米顆粒容器10與氣流腔6和氣流發(fā)生器9連接，再與薄膜成形裝置4連接，并通過氣流強(qiáng)度與溫度控制裝置8來控制氣流。最后，將薄膜成型裝置4連接高壓靜電發(fā)生器7正極，接收極板I連接負(fù)極。
[0034]實(shí)施例1
[0035]如圖1所示，納米薄膜紡絲裝置在使用時(shí)，首先將注液池3裝滿紡絲溶液，并通過樹脂導(dǎo)管將溶液注入薄膜發(fā)生器5，使得薄膜發(fā)生器5的表面呈潤濕狀態(tài)，并通過薄膜發(fā)生器移動控制裝置2來控制薄膜發(fā)生器的移動。然后，先將納米顆粒容器10與氣流腔6和氣流發(fā)生器9連接，再與薄膜成形裝置4連接，并通過氣流強(qiáng)度與溫度控制裝置8來控制氣流。最后，將薄膜成型裝置4連接高壓發(fā)生器7正極，接收極板I連接負(fù)極。
[0036]在運(yùn)用氣流場或氣流靜電場進(jìn)行紡絲時(shí)，將該裝置的接收極板變?yōu)楦綆ж?fù)壓泵的接收極板(a);制備多孔納米纖維時(shí)采用溫控接收極板(b);制備平行纖維時(shí)采用平行電極接收極板(C)。
[0037]實(shí)施例2
[0038]如圖1所示，納米薄膜紡絲裝置在使用時(shí)的安裝步驟與實(shí)施案例I 一致。在混合溶液復(fù)合紡絲時(shí)，可以根據(jù)復(fù)合纖維的種類、溶液性質(zhì)選擇薄膜發(fā)生器5的數(shù)量和材質(zhì)，如圖3所示。也可以根據(jù)薄膜成形裝置4的大小來選擇薄膜發(fā)生器5的數(shù)量和尺寸。
[0039]實(shí)施例3
[0040]如圖1所示，納米薄膜紡絲裝置在使用時(shí)的安裝步驟與實(shí)施案例I 一致。在對不同溶液進(jìn)行紡絲時(shí)，可以根據(jù)溶液的性質(zhì)，改變薄膜成形器的形狀、大小和數(shù)量。如圖4所示，薄膜成形器的形狀可以為圓形孔狀結(jié)構(gòu)，菱形/三角形結(jié)構(gòu)，規(guī)則或不規(guī)則多邊形等幾何結(jié)構(gòu)。材質(zhì)可以為金屬、非金屬半導(dǎo)體、非織造/織造金屬紡織品等。同時(shí)，可以根據(jù)不同的纖維性能需求，增加薄膜成形器的疊加層數(shù)。
【權(quán)利要求】
1.一種納米薄膜紡絲裝置，包括與高壓靜電發(fā)生器連接的薄膜發(fā)生器以及設(shè)置在所述薄膜發(fā)生器前端的接收極板，其特征在于:在所述的薄膜發(fā)生器的后端設(shè)置有一氣流腔，在氣流腔的出口設(shè)置有一薄膜成形裝置，在氣流腔的入口設(shè)置一氣體入口和納米顆粒入口，在所述的氣體入口連接一氣流發(fā)生器，在所述的納米顆粒入口連接一納米顆粒容器。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的納米薄膜紡絲裝置，其特征在于:在所述的薄膜發(fā)生器上還連接有一薄膜發(fā)生器移動控制裝置，在所述的氣流發(fā)生器上連接有一氣流強(qiáng)度與溫度控制>j-U ρ?α裝直。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的納米薄膜紡絲裝置，其特征在于:所述的接收極板為帶負(fù)壓泵的接收極板、平行電極接收極板或溫控型接收極板。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的納米薄膜紡絲裝置，其特征在于:所述的薄膜發(fā)生器為滾筒式、毛刷式、海綿網(wǎng)式或紡織品式。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的納米薄膜紡絲裝置，其特征在于:所述的薄膜成形裝置的形狀為正方形、長方形、圓形或三角形。
6.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的納米薄膜紡絲裝置，其特征在于:所述薄膜成形裝置的疊加層數(shù)為I一 10層。
7.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的納米薄膜紡絲裝置，其特征在于:所述薄膜發(fā)生器的數(shù)量為I一20個(gè)，尺寸:長O—20cm，寬為O—20cm。
8.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的納米薄膜紡絲裝置，其特征在于:所述氣流強(qiáng)度與溫度控制裝置的氣流強(qiáng)度控制范圍為O — 100L/min，溫度控制范圍為O — 100°C。
9.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的納米薄膜紡絲裝置，其特征在于:所述的薄膜成形裝置與接收極板的距離為O — 100cm。
【文檔編號】D01D5/00GK203947192SQ201420226009
【公開日】2014年11月19日 申請日期:2014年5月5日 優(yōu)先權(quán)日:2014年5月5日
【發(fā)明者】何吉?dú)g, 陳柔羲 申請人:南通百博絲納米科技有限公司