本發(fā)明屬于紡絲技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種氣泡液膜紡絲裝置。

背景技術(shù)：

納米纖維的批量化生產(chǎn)是最近幾年的一個熱點和難點方向，傳統(tǒng)制備超細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。靜電紡絲就是高分子流體靜電霧化的特殊形式，聚合物溶液或熔體在強電場中進行噴射紡絲，以制備納米級的纖維絲。

目前，實驗室和工業(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或者無針靜電紡納米纖維的裝置，但傳統(tǒng)的納米靜電紡絲技術(shù)存在一些缺陷，具體如下：

針筒式靜電紡方法制備納米纖維的產(chǎn)量非常低，很難實現(xiàn)工業(yè)化的批量生產(chǎn)。而且作為噴絲孔的微孔針的孔徑較小，使用時極易被阻塞，需頻繁更換及清洗噴絲孔，且清洗起來也比較困難，因而導致了紡絲生產(chǎn)效率低下，根本無法進行規(guī)?；a(chǎn)，更無法滿足產(chǎn)品應用的要求。

無針靜電紡絲產(chǎn)量大，但為了得到極高分子量的聚合物納米纖維，必須加很高的靜電。然而，當電壓高于十幾萬伏特時，空氣容易被擊穿，對實驗室人員的生命安全造成很大的威脅。

因此，針對上述技術(shù)問題，有必要提供一種氣泡液膜紡絲裝置，以克服上述缺陷，實現(xiàn)納米纖維的規(guī)?；a(chǎn)，且保證生產(chǎn)安全。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

有鑒于此，本發(fā)明提供了一種氣泡液膜紡絲裝置，通過在儲液池內(nèi)設(shè)置銅柱以支撐，使得氣泡依靠銅柱延展液膜，有效增大氣泡液膜表面積，實現(xiàn)納米纖維的規(guī)?；a(chǎn)，且保證生產(chǎn)安全。

根據(jù)本發(fā)明的目的提出的一種氣泡液膜紡絲裝置，包括纖維發(fā)生裝置與接收裝置，所述纖維發(fā)生裝置包括儲液池、分別與儲液池連通的高壓靜電發(fā)生器與氣泡發(fā)生器，其特征在于，所述纖維發(fā)生裝置還包括設(shè)置于所述儲液池內(nèi)部的導電柱，所述導電柱朝向所述接收裝置的一側(cè)延伸；

儲液池內(nèi)的溶液經(jīng)所述氣泡發(fā)生器吹出氣泡，氣泡在氣流的作用下沿所述導電柱外壁向上生長延展液膜；所述高壓靜電發(fā)生器通過一導電線連通至儲液池內(nèi)部，在電場力的作用下液膜被拉伸，溶液頂部噴射出的納米纖維收集在所述接收裝置上。

優(yōu)選的，所述導電柱為垂直設(shè)置于所述儲液池內(nèi)的若干個，氣泡在氣流的作用下首先沿所述導電柱向上生長延展液膜，之后相鄰導電柱之間及導電柱與儲液池內(nèi)壁間進一步延展形成液膜。

優(yōu)選的，所述導電柱的長度均相等或部分相等或長短不一，所述導電柱尺寸由儲液池邊緣向中部逐漸遞增或遞減。

優(yōu)選的，所述導電柱頂端為圓柱狀或圓錐狀結(jié)構(gòu)，所述導電柱表面為光滑曲面或鋸齒形結(jié)構(gòu)。

優(yōu)選的，所述導電柱的排列方式為均勻或者非均勻，排列形狀為環(huán)狀、矩陣狀或自由狀。

優(yōu)選的，所述導電柱為銅柱，所述銅柱頂端距離儲液池開口頂部0-10cm。

優(yōu)選的，所述氣泡發(fā)生器包括空氣壓縮機與導氣管，所述導氣管連通至所述儲液池的底部；所述導氣管橫向水平設(shè)置，所述導氣管的端部由橫向轉(zhuǎn)為豎直向上，形成開口向上的導出口，所述導出口開口直徑范圍為0—10cm，所述導出口的最下端與儲液池底部的距離范圍為0—10cm。

優(yōu)選的，所述空氣壓縮機氣流強度范圍為10—1000L/min，所述空氣壓縮機上連接有N(1≤N≤1000)個導氣管，當儲液池為一個大儲液池時，N個導氣管均連通至所述大儲液池內(nèi)，當儲液池包括一個大儲液池與若干個分布于大儲液池內(nèi)的小單元儲液池時，每一小單元儲液池內(nèi)至少連通有一個導氣管。

優(yōu)選的，所述儲液池內(nèi)部還插入有一導線管，所述導線管內(nèi)部形成導線通道，高壓靜電發(fā)生器的導電線沿所述導線通道連通至所述儲液池內(nèi)，所述導電線外徑與所述導線通道內(nèi)徑相匹配。

優(yōu)選的，所述導線管最上端開口高于儲液池最上端開口或至少高于液面設(shè)置。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明公開的氣泡液膜紡絲裝置的優(yōu)點是：

該紡絲裝置通過在儲液池中設(shè)置導電柱以實現(xiàn)支撐作用，首先氣泡依靠導電柱延展液膜，之后導電柱之間及導電柱與儲液池內(nèi)壁之間延展形成更大的液膜，使氣泡液膜表面積增大很多倍，并且導電柱增加了氣泡液膜導電性，在電場力作用下拉伸氣泡液膜進行紡絲，可實現(xiàn)微米或納米纖維的高效率、低耗能、連續(xù)化生產(chǎn)，為納米纖維的規(guī)?；a(chǎn)打下基礎(chǔ)，生產(chǎn)效率高，生產(chǎn)成本低。且設(shè)備簡單，易操作，適應性強，為滿足大批量生產(chǎn)及產(chǎn)品應用等對納米纖維及其相關(guān)產(chǎn)品的需求提供幫助。

該紡絲裝置為無針紡絲，不會出現(xiàn)纖維堵塞紡絲噴頭的現(xiàn)象，且不會造成溶液污染，溶液聚合物可選范圍大，比較靈活，同時保證了工作環(huán)境的安全。

附圖說明

為了更清楚地說明本發(fā)明實施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對實施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。

圖1為本發(fā)明公開的氣泡液膜紡絲裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2為圖1中儲液池的俯視圖。

圖3為實施例2中儲液池的俯視圖。

圖中的數(shù)字或字母所代表的相應部件的名稱：

1、儲液池；2、導線管；3、導電線；4、高壓靜電發(fā)生器；5、接收裝置；6、導出口；7、空氣壓縮機；8、導氣管；9、銅柱；1-1、小單元儲液池。

具體實施方式

正如背景技術(shù)部分所述，傳統(tǒng)的納米靜電紡絲技術(shù)存在一些缺陷，紡絲生產(chǎn)效率低下，無法進行規(guī)?；a(chǎn)，更無法滿足產(chǎn)品應用的要求。

本發(fā)明針對現(xiàn)有技術(shù)中的不足，提供了一種氣泡液膜紡絲裝置，通過在儲液池內(nèi)設(shè)置導電柱以支撐，使得氣泡依靠導電柱延展液膜，有效增大氣泡液膜表面積，實現(xiàn)微納米纖維的規(guī)?；a(chǎn)，且保證生產(chǎn)安全。

下面將通過具體實施方式對本發(fā)明的技術(shù)方案進行清楚、完整地描述。顯然，所描述的實施例僅僅是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例?；诒景l(fā)明中的實施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有作出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發(fā)明保護的范圍。

請參見圖1，一種氣泡液膜紡絲裝置，包括纖維發(fā)生裝置與接收裝置，纖維發(fā)生裝置包括儲液池1、分別與儲液池1連通的高壓靜電發(fā)生器4與氣泡發(fā)生器，纖維發(fā)生裝置還包括設(shè)置于儲液池1內(nèi)部的導電柱，導電柱朝向接收裝置的一側(cè)延伸；本發(fā)明中導電柱優(yōu)選采用銅柱。

氣泡發(fā)生器包括空氣壓縮機7與導氣管8，導氣管8連通至儲液池1的底部。導氣管插入儲液池的一端形成氣流導出口6，氣流通過導氣管輸送并由導出口排出至儲液池內(nèi)，將儲液池內(nèi)的溶液吹出氣泡。

具體使用時，儲液池1內(nèi)的溶液經(jīng)氣泡發(fā)生器吹出氣泡，氣泡在氣流的作用下沿銅柱外壁向上生長延展液膜；高壓靜電發(fā)生器通過一導電線連通至儲液池內(nèi)部，在電場力的作用下液膜被拉伸，溶液頂部噴射出的納米纖維收集在接收裝置5上。

優(yōu)選的，銅柱為垂直設(shè)置于儲液池1內(nèi)的若干個，氣泡在氣流的作用下首先沿銅柱向上生長延展液膜，之后相鄰銅柱之間及銅柱與儲液池內(nèi)壁間進一步延展形成液膜。具體地，儲液池1中的銅柱9最上端距離儲液池1開口最上端高度范圍為0—10cm，儲液池1直徑范圍為0—300cm，儲液池1深度范圍為0—300cm，儲液池1最上端開口與接收裝置5之間的距離范圍為0—100m，儲液池1中的銅柱9數(shù)量范圍為0—1000個。以上尺寸及數(shù)量根據(jù)需要而定，在此不做限制。

儲液池內(nèi)部溶液可為單種聚合物溶液或多種混合聚合物溶液。

銅柱9最上端可以為圓柱狀或圓錐狀尖端，表面為光滑曲面或者鋸齒狀，銅柱外表面還可為規(guī)則形狀或不規(guī)則形狀，排列形狀可以是環(huán)狀、矩陣狀或者其他自由狀。圓柱狀最上端直徑范圍為0—10cm，圓錐狀尖端最上端直徑范圍為0—5cm。通過采用圓錐狀結(jié)構(gòu)形式，可進一步提高氣泡破碎率。以上形狀及尺寸根據(jù)需要而定，在此不做限制。

此外，導電柱的長度可均相等或部分相等或長短不一，導電柱的尺寸可由儲液池邊緣向中部逐漸遞增或遞減。通過不同尺寸的設(shè)置可進一步的增大紡絲面積，提高纖維紡絲效率。

優(yōu)選的，導氣管8橫向水平設(shè)置，導氣管的端部由橫向轉(zhuǎn)為豎直向上，形成開口向上的導出口6，導氣管8的直徑范圍為0—10cm，導出口開口直徑范圍為0—10cm，導出口的最下端與儲液池底部的距離范圍為0—10cm。

其中，導出口可為錐狀結(jié)構(gòu)，上端開口較底部小，通過調(diào)節(jié)空氣壓縮機，使得氣流在導出口處進一步壓縮后釋放，使得導出口向上高速噴出氣流，大量形成氣泡，提高生產(chǎn)效率高。

優(yōu)選的，空氣壓縮機7氣流強度范圍為10—1000L/min，空氣壓縮機7上連接有N(1≤N≤1000)個導氣管8，當儲液池為一個大儲液池時，N個導氣管均連通至該大儲液池內(nèi)，當儲液池包括一個大儲液池與若干個分布于大儲液池內(nèi)的小單元儲液池1-1時，每一小單元儲液池內(nèi)至少連通有一個導氣管8。

儲液池1內(nèi)部還插入有一導線管2，導線管內(nèi)部形成導線通道，導線通道直徑范圍為0—5cm。高壓靜電發(fā)生器4的導電線3沿導線通道連通至儲液池1內(nèi)，導電線外徑與導線通道內(nèi)徑相匹配，使導電線3正好通過，這樣不會余留太多空間使溶液殘余在導線通道中，避免了紡絲裝置使用過程中的污染問題。

優(yōu)選的，導線管最上端開口高于儲液池1最上端開口或至少高于液面設(shè)置，利用連通器原理，避免了溶液從導線通道最上端滲出。

如圖1所示，儲液池1中的銅柱9在高壓靜電發(fā)生器4的作用下連接導電，這樣導出口6處的初始氣泡在氣流的作用下沿著銅柱9生長，使氣泡能夠在銅柱9的支撐作用下連接，增大紡絲面積，延長了氣泡的破裂時間，并且導電的銅柱增加了液膜導電性，大大提高了紡絲效率。

本發(fā)明氣泡液膜紡絲裝置的工作原理是：使用時首先將儲液池1裝滿紡絲溶液，通過空氣壓縮機7外接的導氣管8將氣流從導出口6中瞬間集中作用于溶液，使溶液在導出口6處被吹成氣泡，儲液池1中初始氣泡在氣流的作用下沿著銅柱9生長，使氣泡能夠在銅柱9的支撐作用下連接。接通高壓靜電發(fā)生器4，氣泡液膜通過導電線3的傳輸作用導電并被電場力拉伸，并且導電的銅柱增加了液膜導電性，最后，將得到的納米纖維接收到接收裝置5上。

實施例1

如圖1、2所示，本發(fā)明在使用時首先將儲液池1裝滿紡絲溶液，通過空氣壓縮機7外接的導氣管8將氣流從導出口6中瞬間集中作用于溶液，使溶液在導出口6處被吹成氣泡，儲液池1中初始氣泡在氣流的作用下沿著銅柱9生長，其中儲液池1中銅柱9排列俯視圖如圖2所示，呈圓環(huán)狀排列，使氣泡能夠在銅柱9的支撐作用下連接。接通高壓靜電發(fā)生器4，氣泡液膜通過導電線3的傳輸作用導電并被電場力拉伸，并且導電的銅柱增加了液膜導電性。最后，將得到的納米纖維接收到接收裝置5上。

實施例2

如圖3所示，其余與實施例1相同，不同之處在于，儲液池分為多個不同的小單元儲液池1-1，空氣壓縮機7外接7個導氣管8，每個導氣管8對應一個小單元儲液池1-1，分別在多個小單元儲液池上方形成納米纖維絲。

此外，還可在纖維發(fā)生裝置與接收裝置之間設(shè)置金屬圓環(huán)或磁鐵，用以收斂射流，保證納米纖維絲的有序性。

本發(fā)明公開了一種氣泡液膜紡絲裝置，該紡絲裝置通過在儲液池中設(shè)置銅柱以實現(xiàn)支撐作用，首先氣泡依靠銅柱延展液膜，之后銅柱之間及銅柱與儲液池內(nèi)壁之間延展形成更大的液膜，使氣泡液膜表面積增大很多倍，并且銅柱增加了氣泡液膜導電性，在電場力作用下拉伸氣泡液膜進行紡絲，可實現(xiàn)微米或納米纖維的高效率、低耗能、連續(xù)化生產(chǎn)；為納米纖維的規(guī)模化生產(chǎn)打下基礎(chǔ)，生產(chǎn)效率高，生產(chǎn)成本低。且設(shè)備簡單，易操作，適應性強，為滿足大批量生產(chǎn)及產(chǎn)品應用等對納米纖維及其相關(guān)產(chǎn)品的需求提供幫助。

該紡絲裝置為無針紡絲，不會出現(xiàn)纖維堵塞紡絲噴頭的現(xiàn)象，且不會造成溶液污染，溶液聚合物可選范圍大，比較靈活，同時保證了工作環(huán)境的安全。

對所公開的實施例的上述說明，使本領(lǐng)域?qū)I(yè)技術(shù)人員能夠?qū)崿F(xiàn)或使用本發(fā)明。對這些實施例的多種修改對本領(lǐng)域的專業(yè)技術(shù)人員來說將是顯而易見的，本文中所定義的一般原理可以在不脫離本發(fā)明的精神或范圍的情況下，在其它實施例中實現(xiàn)。因此，本發(fā)明將不會被限制于本文所示的這些實施例，而是要符合與本文所公開的原理和新穎特點相一致的最寬的范圍。