一種制備納米復(fù)合纖維的氣泡紡絲裝置及氣泡紡絲方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及氣泡紡絲技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種制備納米復(fù)合纖維的氣泡紡絲裝置及氣泡紡絲方法。
【背景技術(shù)】
[0002]氣泡靜電紡絲是通過外力作用將熔溶體或溶液產(chǎn)生的氣泡或液膜紡成納米材料的一種新工藝，生產(chǎn)的納米材料主要包括光滑的納米材料、珠纖維、納米多孔材料、納米顆粒、納米卷取材料和納米紗。
[0003]氣泡靜電紡絲是近幾年被發(fā)明的一種紡絲新方法，該方法可以批量生產(chǎn)納米纖維，然而卻沒有改變“靜電”作為紡絲動力的基本特征，從而不可避免地引起靜電污染。特別對于高粘性溶液，為了得到納米纖維，必須加很高的靜電電壓才能完成紡絲。這不僅對實(shí)驗(yàn)室人員的生命安全造成威脅，還有可能因靜電污染使空氣中的靜電放電，引起火災(zāi)或爆炸，對工業(yè)生產(chǎn)及生活造成較大影響。
[0004]現(xiàn)有技術(shù)在制備納米復(fù)合纖維時，常用方法是先把納米顆粒分散在高聚物溶液中，然后再進(jìn)行紡絲。該方法的缺點(diǎn)是在進(jìn)行混合時納米顆粒很容易團(tuán)聚，導(dǎo)致納米顆粒在納米纖維中的分布不均，降低了納米纖維的質(zhì)量，并且限制了它的應(yīng)用領(lǐng)域。
[0005]因此，鑒于以上問題，有必要提出一種新型氣泡紡絲裝置，實(shí)現(xiàn)在無靜電作用下完成紡絲的同時，使得納米顆粒與溶液充分混合，保證納米復(fù)合纖維的均勻度，實(shí)現(xiàn)安全生產(chǎn)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]有鑒于此，本發(fā)明提供了一種制備納米復(fù)合纖維的氣泡紡絲裝置及氣泡紡絲方法，通過直接采用氣泡發(fā)生器與氣栗的配合實(shí)現(xiàn)氣泡紡絲的目的，無需采用靜電作用，避免了高壓靜電引起的靜電污染和潛在危險，實(shí)現(xiàn)安全生產(chǎn)，而且，通過使用噴涂槍勻速噴涂納米顆粒，不僅可以促使氣泡破裂，還能與射流充分混合制備納米復(fù)合纖維，提高納米復(fù)合纖維的質(zhì)量。
[0007]根據(jù)本發(fā)明的目的提出的一種制備納米復(fù)合纖維的氣泡紡絲裝置，包括氣泡發(fā)生器，位于所述氣泡發(fā)生器正前方的纖維接收裝置，分別與氣泡發(fā)生器連通的儲液池及氣栗，所述儲液池通過導(dǎo)液管向氣泡發(fā)生器內(nèi)輸入溶液，所述氣栗通過導(dǎo)氣管向氣泡發(fā)生器內(nèi)供氣，所述氣泡發(fā)生器周邊還均勻分布有裝載有納米顆粒的噴涂槍，噴涂槍傾斜設(shè)置，噴出的顆粒流相交于氣泡發(fā)生器出口位置處，與氣泡發(fā)生器的射流相混合后噴射至纖維接收裝置上。
[0008]優(yōu)選的，所述噴涂槍以氣泡發(fā)生器為中心呈環(huán)形陣列分布。
[0009]優(yōu)選的，所述噴涂槍為對稱設(shè)置的偶數(shù)個。
[0010]優(yōu)選的，所述噴涂槍傾斜設(shè)置，其與水平面夾角呈30-60度。
[0011 ]優(yōu)選的，所述噴涂槍與水平面夾角呈45度。
[0012]優(yōu)選的，所述噴涂槍的槍頭口徑為Imm-lOmm。
[0013]優(yōu)選的，所述噴涂槍內(nèi)納米顆粒粒徑為lnm-50nm，且濃度均勾。
[0014]優(yōu)選的，噴涂槍內(nèi)的納米顆粒為納米氧化鐵、納米四氧化三鐵、納米氧化鉺或碳納米管。
[0015]優(yōu)選的，所述纖維接收裝置為接收板或接收輥筒，所述接收輥筒勻速轉(zhuǎn)動。
[0016]—種制備納米復(fù)合纖維的氣泡紡絲方法，采用制備納米復(fù)合纖維的氣泡紡絲裝置，具體步驟如下:
[0017]S1:以氣泡發(fā)生器為中心在氣泡發(fā)生器周圍均勻設(shè)置多個噴涂槍，所述噴涂槍內(nèi)預(yù)填充有納米顆粒，填充的納米顆粒為納米氧化鐵、納米四氧化三鐵、納米氧化鉺或碳納米管；
[0018]S2:工作時，首先將儲液池中的溶液通過導(dǎo)液管注入到氣泡發(fā)生器中，保證液面到達(dá)設(shè)定位置；
[0019]S3:打開氣栗，通過導(dǎo)氣管向氣泡發(fā)生器中供氣，開始?xì)鈮狠^低，把導(dǎo)氣管中的流入液體慢慢推動至氣泡發(fā)生器內(nèi)，再緩慢加大氣壓，使液面出現(xiàn)有規(guī)律且穩(wěn)定的單個氣泡，并伴隨著氣泡破裂，此時，旋開噴涂槍，槍頭朝向氣泡發(fā)生器的射流底部，調(diào)節(jié)噴涂速度，使納米顆粒與破裂射流充分混合，依靠噴涂槍的噴射力，射流充分拉伸變細(xì)，射向纖維接收裝置，沉積固化形成大量納米復(fù)合纖維。
[0020]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明公開的制備納米復(fù)合纖維的氣泡紡絲裝置及氣泡紡絲方法的優(yōu)點(diǎn)是:
[0021]通過直接采用氣泡發(fā)生器與氣栗的配合實(shí)現(xiàn)氣泡紡絲的目的，無需采用靜電作用，避免了傳統(tǒng)靜電紡絲和氣泡靜電紡絲的高壓靜電引起的靜電污染和潛在危險，實(shí)現(xiàn)安全生產(chǎn)。
[0022]而且，通過使用噴涂槍勻速噴涂納米顆粒，不僅可以促使氣泡破裂，還能與射流充分混合制備納米復(fù)合纖維，提高納米復(fù)合纖維的質(zhì)量。
[0023]該裝置結(jié)構(gòu)簡單、操作方便、工藝流程短，為納米復(fù)合纖維的規(guī)模化生產(chǎn)奠定了基礎(chǔ)。
【附圖說明】
[0024]為了更清楚地說明本發(fā)明實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對實(shí)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(shí)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。
[0025]圖1為本發(fā)明公開的氣泡紡絲裝置實(shí)施例1的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0026]圖2為本發(fā)明公開的氣泡紡絲裝置實(shí)施例2的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0027]圖3為噴涂槍的俯視圖。
[0028]圖中的數(shù)字或字母所代表的相應(yīng)部件的名稱:
[0029]1、氣泡發(fā)生器2、接收板3、儲液池4、導(dǎo)液管5、氣栗6、導(dǎo)氣管7、噴涂槍8、接收輥筒9、支架
【具體實(shí)施方式】
[0030]氣泡靜電紡絲是近幾年被發(fā)明的一種紡絲新方法，該方法可以批量生產(chǎn)納米纖維，然而卻沒有改變“靜電”作為紡絲動力的基本特征，從而不可避免地引起靜電污染。特別對于高粘性溶液，為了得到納米纖維，必須加很高的靜電電壓才能完成紡絲。這不僅對實(shí)驗(yàn)室人員的生命安全造成威脅，還有可能因靜電污染使空氣中的靜電放電，引起火災(zāi)或爆炸，對工業(yè)生產(chǎn)及生活造成較大影響。而且現(xiàn)有技術(shù)在制備納米復(fù)合纖維時，常用方法是先把納米顆粒分散在高聚物溶液中，然后再進(jìn)行紡絲。該方法的缺點(diǎn)是在進(jìn)行混合時納米顆粒很容易團(tuán)聚，導(dǎo)致納米顆粒在納米纖維中的分布不均，降低了納米纖維的質(zhì)量，并且限制了它的應(yīng)用領(lǐng)域。
[0031]本發(fā)明針對現(xiàn)有技術(shù)中的不足，提供了一種制備納米復(fù)合纖維的氣泡紡絲裝置及氣泡紡絲方法，通過直接采用氣泡發(fā)生器與氣栗的配合實(shí)現(xiàn)氣泡紡絲的目的，無需采用靜電作用，避免了高壓靜電引起的靜電污染和潛在危險，實(shí)現(xiàn)安全生產(chǎn)，而且，通過使用噴涂槍勻速噴涂納米顆粒，不僅可以促使氣泡破裂，還能與射流充分混合制備納米復(fù)合纖維，提高納米復(fù)合纖維的質(zhì)量。
[0032]下面將通過【具體實(shí)施方式】對本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述。顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒景l(fā)明中的實(shí)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(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。
[0033]一種制備納米復(fù)合纖維的氣泡紡絲裝置，包括氣泡發(fā)生器I，位于氣泡發(fā)生器I正前方的纖維接收裝置，分別與氣泡發(fā)生器I連通的儲液池3及氣栗5，儲液池3通過導(dǎo)液管4向氣泡發(fā)生器I內(nèi)輸入溶液，其中該溶液為用以形成納米纖維的高聚物溶液。氣栗5通過導(dǎo)氣管6向氣泡發(fā)生器I內(nèi)供氣，通過向氣泡發(fā)生器內(nèi)供氣，在氣泡發(fā)生器的作用下其內(nèi)部液面出現(xiàn)有規(guī)律且穩(wěn)定的單個氣泡，隨著氣泡破裂產(chǎn)生射流射向纖維接收裝置形成納米纖維。
[0034]氣泡發(fā)生器I周邊還均勻分布有裝載有納米顆粒的噴涂槍7，噴涂槍傾斜設(shè)置，噴出的顆粒流相交于氣泡發(fā)生器I出口位置處，與氣泡發(fā)生器的射流相混合后噴射至纖維接收裝置上?；旌虾蟮睦w維束在纖維接收裝置上形成納米復(fù)合纖維。
[0035]噴涂槍以氣泡發(fā)生器為中心呈環(huán)形陣列分布。噴涂槍為對稱設(shè)置的偶數(shù)個。本申請中優(yōu)選為4個，4個噴涂槍對稱設(shè)置，相對噴射，防止噴出的納米顆粒散落。其中噴涂槍的數(shù)量也可為奇數(shù)個，多個噴涂槍呈環(huán)形陣列分布，噴出的納米顆粒流聚集于氣泡發(fā)生器出口位置處，噴涂槍數(shù)量還可為3、5、6或多個，具體根據(jù)使用需要設(shè)定，在此不做限制。
[0036]噴涂槍傾斜設(shè)置，其與水平面夾角呈30-60度。本申請中噴涂槍與水平面夾角優(yōu)選為呈45度。保證各個噴涂槍噴射束匯交于氣泡發(fā)生器出口位置處即氣泡發(fā)生器射流的底部，保證