CN102864509B - 气泡纺丝装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种气泡纺丝装置，包括贮液池、气泡发生装置和接收装置，所述气泡发生装置连接于所述贮液池内，并在贮液池内液体的表面产生气泡，所述接收装置接收所述气泡破裂产生的射流，所述气泡纺丝装置还包括一涡流发生装置，该涡流发生装置用以在所述贮液池内液体的上方产生涡流。本发明利用龙卷风机理，提出了一种新的气泡纺丝方法，其通过涡流发生装置在聚合物溶液或熔体的上方产生涡流，涡流拉伸气泡进行纺丝，可实现微米或纳米纤维的高效率、低耗能、连续化生产；为纳米纤维的规模化生产打下基础，生产效率高，生产成本低，设备简单，易操作，适应性强，为满足大批量生产及产品应用等对纳米纤维及其相关产品的需求提供帮助。

Description

气泡纺丝装置

技术领域

本发明属于纺丝领域，尤其涉及一种气泡涡流纺丝装置。

背景技术

随着纳米科技的兴起，人们给予能制备连续纳米纤维的静电纺丝法以极大的关注，并做了较系统的理论研究，静电纺丝法是通过高压静电产生的电场力拉伸聚合物溶液或熔体来制备纳米纤维的重要方法，也是制备纳米纤维最直接最简单的方法，由静电纺丝技术制备的纳米纤维具有超高的比表面积、极大长径比、高表面活性、优越的机械性能（高强高韧）等特点，在纺织工程、环境工程、生物科技、医疗与卫生健康、能源贮存、军事与反恐安全等不同领域都具有十分广阔的应用前景，但传统静电纺产量低，限制了其工业应用。

发明内容

本发明的目的在于提供一种气泡纺丝装置，其通过涡流发生装置产生的涡流拉伸聚合物溶液或熔体来制备纳米纤维，可有效提高纳米纺丝的产量。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

本发明公开了一种气泡纺丝装置，包括贮液池、气泡发生装置和接收装置，所述气泡发生装置连接于所述贮液池内，并在贮液池内液体的表面产生气泡，所述接收装置接收所述气泡破裂产生的射流，其中，还包括一涡流发生装置，该涡流发生装置用以在所述贮液池内液体的上方产生涡流。

优选的，在上述的气泡纺丝装置中，所述涡流发生装置包括第一气泵、多个喷气口以及连接于所述第一气泵和喷气口之间的第一导气管，所述喷气口倾斜设于所述贮液池的上端开口。

优选的，在上述的气泡纺丝装置中，所述喷气口的数量为3或4个。

优选的，在上述的气泡纺丝装置中，所述气泡发生装置包括气体发生装置、喷头以及连接于所述气体发生装置和喷头之间的第二导气管，所述喷头至少部分延伸于所述贮液池内。

优选的，在上述的气泡纺丝装置中，所述喷头于竖直方向设于所述贮液池的底部。

优选的，在上述的气泡纺丝装置中，所述气体发生装置为气泵或手风器。

优选的，在上述的气泡纺丝装置中，所述接收装置为接收极板或滚筒。

与现有技术相比，本发明利用龙卷风机理，提出了一种新的气泡纺丝方法，其通过涡流发生装置在聚合物溶液或熔体的上方产生涡流，涡流拉伸气泡进行纺丝，可实现微米或纳米纤维的高效率、低耗能、连续化生产；为纳米纤维的规模化生产打下基础，生产效率高，生产成本低，设备简单，易操作，适应性强，为满足大批量生产及产品应用等对纳米纤维及其相关产品的需求提供帮助。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的有关本发明的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1所示为本发明具体实施例中气泡纺丝装置的结构示意图；

图2所示为图1中贮液池的俯视图（三个喷气口）；

图3所示为本发明另一实施例中贮液池的俯视图（四个喷气口）。

具体实施方式

龙卷风的产生机理：大气的不稳定性产生强烈的上升气流，与在垂直方向上速度和方向均有切变的风相互作用，上升气流旋转，形成中尺度气旋。随着中尺度气旋向地面发展和向上伸展，初生的龙卷在气旋内部形成，形成龙卷核心，使龙卷一直伸展到地面。当发展的涡旋到达地面高度时，地面气压急剧下降，地面风速急剧上升，形成龙卷。

本发明即利用龙卷风的形成机理，用于进行气泡涡流纺丝。利用气流形成的涡流使得产生的气泡被拉伸之破裂，形成纳米纤维，可有效的提高纳米纺丝的产量以及节约能源。

本发明实施例中的气泡纺丝装置，包括贮液池、气泡发生装置和接收装置，所述气泡发生装置连接于所述贮液池内，并在贮液池内液体的表面产生气泡，所述接收装置接收所述气泡破裂产生的射流，所述气泡纺丝装置还包括一涡流发生装置，该涡流发生装置用以在所述贮液池内液体的上方产生涡流。

在上述气泡纺丝装置中，涡流发生装置包括第一气泵、多个喷气口以及连接于所述第一气泵和喷气口之间的第一导气管，所述喷气口倾斜设于所述贮液池的上端开口。

在上述气泡纺丝装置中，所述气泡发生装置包括气体发生装置、喷头以及连接于所述气体发生装置和喷头之间的第二导气管，所述喷头至少部分延伸于所述贮液池内。

优选的，所述喷头于竖直方向设于所述贮液池的底部，所述气体发生装置为气泵或手风器，所述接收装置为接收极板或滚筒。

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行详细的描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

图1所示为本发明具体实施例中气泡纺丝装置的结构示意图。

气泡纺丝装置10包括贮液池11、气泡发生装置12、涡流发生装置13和接收装置14。

贮液池11的形状为圆柱体，易于想到的是，在其他实施例中，贮液池11也可以为正方体等其他形状。

贮液池11中收容有聚合物溶液或熔体。

气泡发生装置12包括气体发生装置121、喷头122以及连接在气体发生装置121和喷头122之间的第二导气管123。

气体发生装置121优选为气泵，也可以为手风器等其他其他产生装置。气体发生装置121输出的气流流速可以在0~100m/s进行调节。

喷头122于竖直方向设于贮液池11的底部，喷头122可以部分延伸于贮液池11内，也可全部位于贮液池11内。

涡流发生装置13用以在贮液池11内液体的上方产生涡流，其包括第一气泵131、多个喷气口132以及连接于第一气泵131和喷气口132之间的第一导气管133。第一气泵131输出的气流流速可以在0~100m/s进行调节。

参图2所示，喷气口132倾斜设于贮液池11的上端开口，多个喷气口132沿贮液池11的开口端以一定的间距设置。喷气口132不仅向贮液池11内倾斜，而且沿贮液池11开口的环形方向倾斜，多个喷气口132产生的气流相遇从而产生涡流，也就是小型的“龙卷风”，涡流对贮液池11内液体表面的气泡进行拉伸并使其破裂，进而实现纺丝。

喷气口132的数量可以根据需要以及规模大小进行设置，以使得产生涡流的大小满足生产需要。作为优选的，喷气口设置为三个（参图2）或四个（参图3）。

接收装置14为一接收极板，呈平板状，在其他实施例中，接收装置14也可为一滚筒。接收装置14与贮液池11顶端的距离优选为0.1cm~100cm。

气泡纺丝装置10工作时，首先在贮液池11中注入溶液或熔体；打开气体发生装置121，开始时气压较低，先将第二导气管123中液体排出，再慢慢加大气压，使液面出现有规律的气泡状凸起；然后打开第一气泵131，调节到一定气压，使其产生涡流，将液面的气泡拉伸破裂进行纺丝。贮液池11上方设有接收装置14，射流射向接收装置14后冷却固化，沉积在接收装置14上。

综上所述，本发明利用龙卷风机理，提出了一种新的气泡纺丝方法，其通过涡流发生装置在聚合物溶液或熔体的上方产生涡流，涡流拉伸气泡进行纺丝，可实现微米或纳米纤维的高效率、低耗能、连续化生产；为纳米纤维的规模化生产打下基础，生产效率高，生产成本低，设备简单，易操作，适应性强，为满足大批量生产及产品应用等对纳米纤维及其相关产品的需求提供帮助。

对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (6)

1.一种气泡纺丝装置，包括贮液池、气泡发生装置和接收装置，所述气泡发生装置连接于所述贮液池内，并在贮液池内液体的表面产生气泡，所述接收装置接收所述气泡破裂产生的射流，其特征在于：还包括一涡流发生装置，该涡流发生装置用以在所述贮液池内液体的上方产生涡流，所述涡流发生装置包括第一气泵、多个喷气口以及连接于所述第一气泵和喷气口之间的第一导气管，所述喷气口倾斜设于所述贮液池的上端开口，所述多个喷气口产生的气流相遇从而产生涡流，涡流对贮液池内液体表面的气泡进行拉伸并使其破裂，进而实现纺丝。

2.根据权利要求1所述的气泡纺丝装置，其特征在于：所述喷气口的数量为3或4个。

3.根据权利要求1所述的气泡纺丝装置，其特征在于：所述气泡发生装置包括气体发生装置、喷头以及连接于所述气体发生装置和喷头之间的第二导气管，所述喷头至少部分延伸于所述贮液池内。

4.根据权利要求3所述的气泡纺丝装置，其特征在于：所述喷头于竖直方向设于所述贮液池的底部。

5.根据权利要求3所述的气泡纺丝装置，其特征在于：所述气体发生装置为气泵或手风器。

6.根据权利要求1所述的气泡纺丝装置，其特征在于：所述接收装置为接收极板或滚筒。