CN104928777B - 用于生产若干种结构的复合纳米微米纤维离心纺丝设备 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种用于若干种结构的复合纳米微米纤维离心纺丝设备，包括：储液装置；喷液装置；送液装置；驱动装置；及集丝装置；送液装置与储液装置相连通；喷液装置由至少一个喷道组及至少一个排放孔组组成；每一排放孔组至少包括2个内排放孔及1个外排放孔；每一喷道组中至少包含2个内排放管及1个外排放管；每一排放孔组中每个内排放孔分别与对应的一内排放管的内壁形成内通道；外排放孔、所有内排放管的外壁及外排放管的内壁形成外通道；外通道将所有内排放管的外壁包含在内；驱动装置与储液装置的底部联接；驱动装置与外界电源输出设备连接；本发明不需要高压静电场的参与，安全性能高，极大降低了能耗成本，且具有生产产量高的特点。
Description
技术领域
本发明属于纺丝技术领域，特别涉及一种用于若干种结构的复合纳米微米纤维的离心纺丝设备。
背景技术
纳米纤维是具有管径低于几百个纳米以下的纤维材料。
纤维可按截面结构分为：单组分、双组分及多组分纤维；单组分纤维是指在其截面上是由一种材料或几种材料均匀混合构成的纤维；双组分纤维是指在其截面上是由两种不同组分的材料构成一定特殊区域结构关系的纤维；双组分和多组分纤维属于复合纤维的范畴。其中，每一组分可以是一种材料或几种材料的混合。按照两组分的结构关系，双组分纤维可分为：双边（也称为共轭）结构纤维、核-壳（也称同芯或同轴）结构纤维、海岛结构纤维、包尖纤维及分节纤维等等。
纳米纤维具有极高的比表面积、横纵比。如由纳米纤维织造的织物结构精细、有极高的孔隙度，优秀的柔韧性、吸附性、过滤性、粘合性、保温性及机械强度。这些独一无二的特性使纳米纤维有着微米纤维不具有的新颖性能，已被广泛地应用于多种领域，如高端纺织品、生物医学、水处理、能源、运输，电子等各种行业。近年来，科学家们发现，具有特殊截面结构的双组分或多组分复合微米纳米纤维结合两种不同性能的材料可以生产出许多单组分纤维不具备的全新的或比单组分纤维性能更加优良的微米纳米纤维。双组分或多组分复合微米纳米纤维作为多功能纳米纤维在许多重要高端领域，如，防护服，生物医学制品（组织支架结构，人造人体器官、敷伤材料，药物释放等），膜材料、过滤介质、催化剂、电子产品、能源储藏，复合增强材料等领域具有更大的应用前景。其中，海岛结构的双组分纤维是指在其截面上两种组分的材料呈海岛型分布，即一组分形成彼此分开的“岛屿”状结构，它们被另一组分即“海”组分所包围；海岛纤维是一种高附加值、高技术的新型复合纤维。分节结构的双组分纤维是指在其截面上两种组分的材料相间排列，或呈带状，或呈饼状，及其他形状。
如今这些纤维已广泛地应用于各个领域如可控药物输送及释放，自修复材料，智能保护材料，高敏传感器，催化，能量储存，有机-无机复合纤维。
目前，传统纺织设备可以生产双组分微米纤维，但无法生产包括海岛结构和分节结构纳米纤维在内的复合纳米纤维。同时，生产海岛结构和分节结构的复合纳米纤维的纺丝装置主要是针头式静电纺丝法。简要地说，在针头式静电纺丝技术中，高压电源提供一高压，并将高压电源阳极与装有纺丝液的注射器的金属针头尖端连接，将高压电源阴极与具有导电性的收集装置相连并接地。高压电源通电时，在注射器针头与收集装置之间形成高压静电场，注射器中的纺丝液，被注入通电的金属针头，在高压静电场的作用下，克服表面张力，喷出针头，形成带电的连续射流，并朝收集装置加速喷射。在这个过程中，射流被迅速拉长变细，并随着溶剂的挥发而干燥，最终在收集装置上形成固体纳米纤维。但是针头式静电纺丝技术产量低，要求高电压，危险性高，成本高，同时受溶液浓度、粘性等性能影响较大，难以大批量生产。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种用于若干种结构的复合纳米微米纤维离心纺丝设备；该设备不需要高压静电场的参与，极大降低了能耗成本，且具有安全性能高、产量高的特点。
为解决上述技术问题，本发明提供了一种用于若干种结构的复合纳米微米纤维离心纺丝设备，包括：储液装置；用于储存纺丝液，所述储液装置至少包括：第一转筒及第二转筒；所述第二转筒套设在所述第一转筒的外部；且所述第一转筒与所述第二转筒的的中心竖轴均位于同一条直线L1上；送液装置；所述送液装置与所述储液装置相连通，用于输送所述纺丝液到所述储液装置；喷液装置；用于喷出所述纺丝液，所述喷液装置由至少一个喷道组及至少一个排放孔组组成；所述喷道组中至少包含：第一内排放管、第二内排放管及外排放管；所述排放孔组中至少包含：第一内排放孔、第二内排放孔及外排放孔；所述喷道组中第一内排放管的数量与所述排放孔组中第一内排放孔的数量、所述喷道组中第二内排放管的数量与所述排放孔组中第二内排放孔的数量及所述喷道组中外排放管的数量与所述排放孔组中外排放孔的数量一一对应相等；所述第一内排放孔及所述第二内排放孔设置在所述第一转筒的侧壁上；所述外排放孔设置在所述第二转筒的侧壁上；所述第一内排放管的一端与所述第一内排放孔相通；所述第二内排放管的一端与所述第二内排放孔相通；所述外排放管的一端与所述外排放孔相通；所述第一内排放管的另一端、所述第二内排放管的另一端分别穿过所述外排放孔且均置于所述外排放管的内部；所述第一内排放孔、所述第一内排放管的内壁形成用于输送纺丝液的第一内通道；所述第二内排放孔、所述第二内排放管的内壁形成用于输送纺丝液的第二内通道；所述第一内排放管与所述第二内排放管之间相互成并列排列，且所述第一内排放管的管壁与所述第二内排放管的管壁相互不接触；所述外排放管将所有所述内排放管的管壁包含在内；所述外排放孔、所述第一内排放管的外壁、所述第二内排放管的外壁及所述外排放管的内壁形成用于输送纺丝液的外通道；驱动装置；用于驱动所述储液装置进行旋转，所述驱动装置与所述储液装置的底部联接；所述驱动装置与外界电源输出设备连接；集丝装置；用于收集具有海岛结构或分节结构的多组分纳米微米纤维，所述集丝装置设置在所述喷液装置外围部位；其中，所述驱动装置通过与外界电源输出设备连接驱动所述储液装置进行旋转，所述送液装置输送的所述纺丝液被灌入所述储液装置中的每一个所述转筒内，并依次经过所述排放孔组、所述喷道组且由所述喷道组的另一端喷出，最终实现由所述集丝装置收集具有海岛结构或分节结构的复合纳米微米纤维。
可选的，当所述喷液装置中所述排放孔组及所述喷道组的数量均是若干个时；若干个所述排放孔组分布在所述第一转筒侧壁、所述第二转筒侧壁的同一层圆周上，若干个所述喷道组分布在所述第一转筒侧壁、所述第二转筒侧壁的同一层圆周上；或者，当所述喷液装置中所述排放孔组及所述喷道组的数量均是若干个时；若干个所述排放孔组分布在所述第一转筒侧壁、所述第二转筒侧壁的若干层圆周上，若干个所述喷道组分布在所述第一转筒侧壁、所述第二转筒侧壁的若干层圆周上。
可选的，还包括：壳体；所述壳体包括：外罩及隔离板；所述隔离板固定在所述外罩中下层部位处，且通过所述隔离板将所述外罩分为上隔离层及下隔离层；所述储液装置置于所述上隔离层中；所述驱动装置置于所述下隔离层中。
可选的，当由所述集丝装置收集的纳米微米纤维是呈海岛结构的复合纳米微米纤维时，所述储液装置还包括：密封板；所述第一转筒及所述第二转筒的底部分别与所述密封板的上表面固定连接；所述直线L1与所述密封板的上表面相互垂直；所述第一转筒及所述第二转筒的内部空间相互隔离；所述驱动装置与所述密封板的下表面连接，并通过外接电源输出设备进而驱动所述第一转筒、所述第二转筒及所述密封板实现同轴转动；所述送液装置分别与所述第一转筒、第二转筒相连通；所述第一转筒及所述第二转筒均呈同轴空心圆筒状结构或空心圆锥状结构；所述第一内排放孔与所述第二内排放孔呈并列式分布；所述外排放孔的孔径大于所述第一内排放管及所述第二内排放管的管径的总和；所述第一内排放管的一端与所述第一内排放孔相通；所述第二内排放管的一端与所述第二内排放孔相通；所述外排放管的一端与所述外排放孔相通；所述第一内排放管的另一端、所述第二内排放管的另一端分别穿过所述外排放孔且位于所述第二转筒的侧壁外部；所述第一内通道、所述外通道以所述第一内排放管的管壁为分界面相互隔离；所述第二内通道、所述外通道以所述第二内排放管的管壁为分界面相互隔离；所述第一内排放管与所述第二内排放管之间相互成并列排列，且所述第一内排放管壁与所述第二内排放管壁相互不接触；所述外排放管将所述第一内排放管、所述第二内排放管的管壁包含在内。
可选的，当由所述集丝装置收集的纳米微米纤维是呈海岛结构的复合纳米微米纤维时，所述储液装置还包括：密封板；所述第一转筒及所述第二转筒的底部分别与所述密封板的上表面固定连接；所述直线L1与所述密封板的上表面相互垂直；所述第一转筒及所述第二转筒的内部空间相互隔离；所述驱动装置与所述密封板的下表面连接，并通过外接电源输出设备进而驱动所述第一转筒、所述第二转筒及所述密封板实现同轴转动；所述送液装置分别与所述第一转筒、第二转筒相连通；所述第一转筒及所述第二转筒均呈同轴空心圆筒状结构或空心圆锥状结构；所述第一内排放孔与所述第二内排放孔呈并列式分布；所述外排放孔的孔径大于所述第一内排放管及所述第二内排放管的管径的总和；所述第一内排放管的一端与所述第一内排放孔相通；所述第二内排放管的一端与所述第二内排放孔相通；所述外排放管的一端与所述外排放孔相通；所述第一内排放管的另一端、所述第二内排放管的另一端分别穿过所述外排放孔且均位于所述第二转筒的侧壁上；所述第一内通道、所述外通道以所述第一内排放管的管壁为分界面相互隔离；所述第二内通道、所述外通道以所述第二内排放管的管壁为分界面相互隔离；所述第一内排放管与所述第二内排放管之间相互成并列排列，且所述第一内排放管壁与所述第二内排放管壁相互不接触；所述外排放管将所述第一内排放管、所述第二内排放管的管壁包含在内。
可选的，当由所述集丝装置收集的纳米微米纤维是呈分节结构的复合纳米微米纤维时；所述储液装置还包括：密封板；所述第一转筒及所述第二转筒的底部分别与所述密封板的上表面固定连接；所述直线L1与所述密封板的上表面相互垂直；所述第一转筒及所述第二转筒的内部空间相互隔离；所述驱动装置与所述密封板的下表面连接，并通过外接电源输出设备进而驱动所述第一转筒、所述第二转筒及所述密封板实现同轴转动；所述送液装置分别与所述第一转筒、第二转筒相连通；所述第一转筒及所述第二转筒均呈同轴空心圆筒状结构或空心圆锥状结构；所述第一内排放孔与所述第二内排放孔呈并列式分布；所述第一内排放管的一端与所述第一内排放孔相通；所述第二内排放管的一端与所述第二内排放孔相通；所述外排放管的一端与所述外排放孔相通；所述第一内排放管的另一端、所述第二内排放管的另一端分别穿过所述外排放孔且位于所述第二转筒的侧壁外部；所述第一内排放管与所述第二内排放管之间相互成并列排列，且所述第一内排放管的管壁与所述第二内排放管的管壁相互不接触；所述外排放管的内壁将所述第一内排放管的管壁及所述第二内排放管的管壁包围在内；且所述外排放管的内壁将所述第一内排放管的管壁的头部及所述第二内排放管的管壁的头部密封；所述第一内通道、所述外通道以所述第一内排放管的管壁为分界面相互隔离；所述第二内通道、所述外通道以所述第二内排放管的管壁为分界面相互隔离；所述外通道被所述第一内排放管的管壁与所述第二内排放管的管壁分成若干个子通道；所述外排放管的内壁与所述第一内排放管的侧壁及所述第二内排放管的侧壁之间的空间形成所述外通道的多个子通道，所述第一内通道、所述第二内通道与所述外通道的子通道之间呈相间排列。
可选的，当由所述集丝装置收集的纳米微米纤维是呈分节结构的复合纳米微米纤维时；所述储液装置还包括：密封板；所述第一转筒及所述第二转筒的底部分别与所述密封板的上表面固定连接；所述直线L1与所述密封板的上表面相互垂直；所述第一转筒及所述第二转筒的内部空间相互隔离；所述驱动装置与所述密封板的下表面连接，并通过外接电源输出设备进而驱动所述第一转筒、所述第二转筒及所述密封板实现同轴转动；所述送液装置分别与所述第一转筒、第二转筒相连通；所述第一转筒及所述第二转筒均呈同轴空心圆筒状结构或空心圆锥状结构；所述第一内排放孔与所述第二内排放孔呈并列式分布；所述外排放孔的孔径大于所述第一内排放管及所述第二内排放管的管径的总和；所述第一内排放管的一端与所述第一内排放孔相通；所述第二内排放管的一端与所述第二内排放孔相通；所述外排放管的一端与所述外排放孔相通；所述第一内排放管的另一端、所述第二内排放管的另一端分别穿过所述外排放孔且均位于所述第二转筒的侧壁上；所述第一内排放管与所述第二内排放管之间相互成并列排列，且所述第一内排放管的管壁与所述第二内排放管的管壁相互不接触；所述外排放管的内壁将所述第一内排放管的管壁及所述第二内排放管的管壁包围在内；且所述外排放管的内壁将所述第一内排放管的管壁的头部及所述第二内排放管的管壁的头部密封；所述第一内通道、所述外通道以所述第一内排放管的管壁为分界面相互隔离；所述第二内通道、所述外通道以所述第二内排放管的管壁为分界面相互隔离；所述外通道被所述第一内排放管的管壁与所述第二内排放管的管壁分成若干个子通道；所述外排放管的内壁与所述第一内排放管的侧壁及所述第二内排放管的侧壁之间的空间形成所述外通道的多个子通道，所述第一内通道、所述第二内通道与所述外通道的子通道之间呈相间排列。
可选的，所述第一内排放管的中心轴在直线L2上；所述第二内排放管的中心轴在直线L3上；且所述直线L2、所述直线L3分别与所述直线L1呈夹角α分布；其中，0°＜α＜180°。
可选的，所述驱动装置包括：电机、转速控制器及轴承连接器；所述电机与所述转速控制器连接；所述电机依次通过其内设轴承、所述轴承连接器与所述密封板下表面联接；所述电机和/或所述转速控制器与外界电源输出设备连接；所述送液装置包括：第一输液器、第一输液管、第二输液器及第二输液管；所述第一输液器通过所述第一输液管与所述第一转筒相通；所述第二输液器通过所述第二输液管与所述第二转筒相连通。
可选的，所述集丝装置包括：分布在喷液装置外围部位的收集板及用于支撑所述收集板的支撑座；所述支撑座上设置有若干条滑槽，所述收集板通过安装在不同的所述滑槽上实现调节所述收集板与所述转筒和/或所述排放管的相对距离。
本发明提供的一种用于若干种结构的复合纳米微米纤维离心纺丝设备，一方面，通过将送液装置与所述储液装置相连通；同时在喷液装置中由第一内排放孔、第一内排放管的内壁形成用于输送纺丝液的第一内通道；第二内排放孔、第二内排放管的内壁形成用于输送纺丝液的第二内通道；第二排放孔、第一内排放管的外壁、第二内排放管的外壁及外排放管的内壁形成用于输送纺丝液的外通道；另一方面，通过驱动装置与储液装置的底部联接；驱动装置与外界电源输出设备连接；集丝装置设置在壳体内；使得在实际作业过程中，驱动装置通过与外界电源输出设备连接驱动储液装置进行旋转，同时送液装置输送的纺丝液被灌入储液装置中的每一个所述转筒内，并依次经过排放孔组、喷道组且由喷道组的另一端喷出，实现由集丝装置收集具有海岛结构和分节结构的复合纳米微米纤维。相比于传统的纺丝技术而言，本发明不需要高压静电场，仅利用转筒旋转产生的离心力作为纳米纤维成丝的动力，不仅大大提高了生产产量，极大降低了能耗成本，而且提高了生产操作的安全性，满足了大规模生产海岛结构和分节结构的复合纳米微米纤维的需求。
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为本发明实施例提供的用于生产海岛结构的复合纳米微米纤维离心纺丝设备整体结构示意图；以及
图2为本发明实施例一提供的用于生产2岛屿、形状圆形的海岛结构的复合纳米微米纤维离心纺丝设备中，储液装置及喷液装置的结构示意图；以及
图3为本发明实施例二提供的用于生产2岛屿、形状圆形的海岛结构的复合纳米微米纤维离心纺丝设备中，储液装置及喷液装置的结构示意图；以及
图4为本发明实施例二提供的用于生产4岛屿、形状圆形的海岛结构的复合纳米微米纤维离心纺丝设备中，储液装置及喷液装置的结构局部剖视图；
图5为本发明实施例二提供的用于生产4岛屿、形状圆形的海岛结构的复合纳米微米纤维离心纺丝设备中，储液装置及喷液装置的局部结构放大示意图；
图6：为本发明实施例三提供的用于生产分节结构的复合纳米微米纤维离心纺丝设备中，储液装置及喷液装置的局部结构示意图；以及
图7：为本发明实施例三提供的用于生产分节结构（3-内，4外）的复合纳米微米纤维另一离心纺丝设备中，储液装置及喷液装置的局部结构放大示意图；
图8：为本发明实施例四提供的用于生产分节结构的复合纳米微米纤维另一离心纺丝设备中，储液装置及喷液装置的局部结构示意图；
其中，1-外罩，2-隔离板，4-电机，5-转速控制器，6-轴承连接器，7-收集板，8-支撑座，201-第一转筒，202-第二转筒，203-第一内排放管，204-第二内排放管，205-外排放管，206-密封板，301-第一输液器，302-第二输液器，303-第一输液管，304-第二输液管。
具体实施方式
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清楚、完整地描述，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所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例一
参见图1-2，本发明实施例一提供的一种用于生产海岛结构的复合纳米微米纤维离心纺丝设备，包括：壳体；储液装置；送液装置;喷液装置；驱动装置；以及集丝装置。
具体而言，储液装置用于存储纺丝液，且储液装置中的储液空间由至少两个转筒以同轴嵌套式的方式组成（一个转筒套在另一个转筒的外部）；即储液装置可包括：第一转筒201、第二转筒202；且2个转筒的中心竖轴均位于同一条直线L1上（2个转筒共用一个中心竖轴）；储液装置置于壳体内，每一个转筒作为一个用于储存某一组分纺丝液的储液室，且各个储液室（转筒）之间相互独立（隔离）；送液装置用于输送不同组分的纺丝液至对应的转筒（储液室）内，送液装置与储液装置中每一个转筒连通；喷液装置用于喷出纺丝液，用于喷出所述纺丝液，该喷液装置由至少一个喷道组及至少一个排放孔组组成；且喷道组中至少包含：第一内排放管203、第二内排放管204及外排放管205；排放孔组中至少包含：第一内排放孔、第二内排放孔及外排放孔；喷道组中第一内排放管203的数量与排放孔组中第一内排放孔的数量、喷道组中第二内排放管204的数量与排放孔组中第二内排放孔的数量及喷道组中外排放管205的数量与排放孔组中外排放孔的数量一一对应相等；第一内排放孔及第二内排放孔设置在第一转筒201的侧壁上；外排放孔设置在第二转筒202的侧壁上；第一内排放管203的一端与第一内排放孔相通；第二内排放管204的一端与第二内排放孔相通；外排放管205的一端与外排放孔相通；第一内排放管203的另一端、第二内排放管204的另一端分别穿过外排放孔且均置于外排放管204的内部；第一内排放孔、第一内排放管203的内壁形成用于输送纺丝液的第一内通道；第二内排放孔、第二内排放管204的内壁形成用于输送纺丝液的第二内通道；第一内排放管203与第二内排放管204之间相互成并列排列，且第一内排放管203的管壁与第二内排放管204的管壁相互不接触；外排放孔、第一内排放管203的外壁、第二内排放管204的外壁及外排放管205的内壁形成用于输送纺丝液的外通道；且第一内通道、第二内通道及外通道为三个相互独立的输送通道；驱动装置用于驱动储液装置进行旋转，且驱动装置与储液装置的底部联接；驱动装置与外界电源输出设备连接；集丝装置用于收集具有海岛结构的复合纳米微米纤维，集丝装置设置在喷液装置外围部位（周围）；实际作业过程中，驱动装置通过与外界电源输出设备连接驱动储液装置中的每一个转筒进行旋转，同时送液装置输送的不同组分纺丝液被对应灌入储液装置中相应的转筒内（一个转筒存储一个组分的纺丝液），在离心力的作用下，被灌入转筒内的纺丝液依次经过排放孔组、喷道组，在喷道组的另一端（末端）结合成一体，并被拉伸、固化形成纳米微米丝，最终实现由所述集丝装置收集具有海岛结构的复合纳米微米纤维。
需要说明的是，本实施例一中，第一内通道、第二内通道可称之为离心纺丝设备的“岛”通道，外通道可称之为离心纺丝设备的“海”通道，同时，内通道的个数与海岛纤维的“岛”的个数一致；图2及图3即为一个2岛屿、形状圆形的海岛结构的复合纳米微米纤维离心纺丝设备；图4及图5即为一个4岛屿、形状圆形的海岛结构的复合纳米微米纤维离心纺丝设备。
本实施例一中，喷液装置中的排放孔组及喷道组的数量可以均为1个，也可以均为多个，当喷液装置中排放孔组及喷道组的数量均为多个（若干个）时；若干个排放孔组可以分布在第一转筒201、第二转筒202侧壁的同一层圆周上，此时若干个喷道组也分别对应分布在第一转筒201、第二转筒202侧壁的同一层圆周上；同时，若干个排放孔组还可以分布在第一转筒201、第二转筒202侧壁的多层（若干层）圆周上，此时若干个喷道组也分别对应分布在第一转筒201、第二转筒202侧壁的多层（若干层）圆周上。
本实施例一中，壳体包括：外罩1及隔离板2；其中，隔离板2固定在外罩1的中下层部位处，且外罩1通过隔离板2将其分为上隔离层及下隔离层；储液装置置于上隔离层中；驱动装置置于下隔离层中。同时，驱动装置通过连轴器6与储液装置的底部相连，并通过外接电源输出设备进而实现驱动储液装置进行旋转。
本实施例一中，当储液装置中的转筒数量为2个即包含第一转筒201、第二转筒202时，则该复合纳米微米纤维离心纺丝设备为双组分纳米微米纤维离心纺丝设备为例，通过增设密封板206（其中，第一转筒201及第二转筒202以同轴嵌套式的方式进行分布，即第一转筒201套设在第二转筒202的内部），将第一转筒201的底部及第二转筒202的底部分别与密封板206的上表面固定连接；第一转筒201、第二转筒202的中心竖轴（直线L1）与密封板206的上表面相互垂直；第一转筒201及第二转筒202的内部空间相互隔离；驱动装置穿过隔离板2与所述密封板的下表面连接，并通过外接电源输出设备进而驱动第一转筒201、第二转筒202及密封板206实现同轴转动；第一转筒201、第二转筒202分别与送液装置相连用于对应灌入不同组分的纺丝液。
第一内排放管203的另一端、第二内排放管204的另一端分别穿过外排放孔205且位于所述第二转筒的侧壁外部；第一内通道、外通道以第一内排放管的管壁为分界面相互隔离；第二内通道、外通道以第二内排放管的管壁为分界面相互隔离。外通道将第一内通道及第二内通道的末端包围在内；实际作业过程中，第一内排放孔、第二内排放孔及外排放孔可以是圆形、半圆形或者方形等，但并不局限于某一特定形状，且第一内排放管203、第二内排放管204及外排放管205的端口形状分别与第一内排放孔、第二内排放孔及外排放孔孔径形状相适配；换言之，可根据实际生产需求，分别或同时改变第一内通道、第二内通道及外通道壳通道的截面形状、尺寸、比例关系或相对位置关系，来生产具有不同的截面形状、不同组分比例与不同相对位置关系的海岛结构的复合纳米微米纤维。同时，为便于纺丝液流通顺畅，第一内排放管203沿第一内排放孔至第一内排放管末端方向上管径逐渐减小；第二内排放管204沿第二内排放孔至第二内排放管末端方向上管径逐渐减小；外排放管205沿外排放孔至外排放管末端方向上管径逐渐减小。
需要指出的是，本实施例一所生产的海岛结构的复合纳米微米纤维，沉积、收集上述集丝装置中，同时，纳米微米纤维丝可通过倒勾或真空吸取，由配对的罗拉，卷绕成纱。
本实施例一中，第一内排放管203的中心轴在直线L2上；第二内排放管204的中心轴在直线L3上；由第一内排放孔、第一内排放管的内壁所构成的第一内通道，由第二内排放孔、第二内排放管204的内壁所构成的第二内通道，以及由外排放孔、第一内排放管203的外壁、第二内排放管204的外壁、及外排放管205的内壁所构成的外通道，与第一转筒201的侧壁或者第二转筒202的侧壁可以呈一定角度或相互垂直；即，直线L2、直线L3分别与直线L1呈夹角α分布；其中，0°＜α＜180°。
本实施例一中，驱动装置可以包括：（高速）电机4、转速控制器5及轴承连接器6；其中，电机4与转速控制器5连接；电机4依次通过其内设轴承、轴承连接器6与密封板206联接；可选的，还可在第一转筒201、第二转筒202的顶部加设支撑板，将电机4与转速控制器5设置在加设的支撑板上，即电机4与转速控制器5位于第一转筒201、第二转筒202的上方；最终，电机4或者转速控制器5与外界电源输出设备连接，转速控制器5通过适当调节电机4的速度，在电机4的带动下，第一转筒201、第二转筒202高速旋转；
本实施例一中，送液装置可以包括：第一输液器301、第一输液管303、第二输液器302及第二输液管304；其中，第一输液器301通过第一输液管303与第一转筒201相通；第二输液器302通过第二输液管304与第二转筒202相通。
本实施例一中，集丝装置可以包括：分布在喷液装置外围部位的收集板7及用于支撑所述收集板7的支撑座8；优选的，收集板7可成圆筒状；其中，支撑座8上设置有若干条滑槽，圆筒状收集板7通过安装在不同的滑槽上实现调节该圆筒状收集板7与第二转筒202或者外排放管205末端的相对距离（圆筒状收集板7套设在第二转筒202、外排放管205的外部）；圆筒状收集板7与隔离板2相互垂直。优选的，圆筒状收集板7的板面与外排放管205末端的相对距离大于10mm。同时，集丝装置还可以是多个与隔离板2垂直排列的条板，可以通过将每个条板置于支撑座的若干条滑槽内，进而实现调节接收板与外排放管205末端的相对距离。
本实施例一中，第一转筒201及第二转筒202可以是均呈空心圆筒状结构；还可以是均呈空心圆锥状结构。
需要进一步说明的是，本实施例一还可在密封板206的底部增加加热设备，以及采用导热耐高温转筒及排放管，进而用于生产熔融型高分子及金属海岛结构的复合纳米微米纤维。同时，本实施例一除可用于实验室之外，还可排列成行、列、阵列形式用于大规模生产海岛结构的复合纳米微米纤维；具有适用性广的特点。
实施例二
本发明实施例二提供了另一种用于生产海岛结构的复合纳米微米纤维离心纺丝设备，与实施例一相比，请参阅图3-5：
本实施例二中，第一内排放管203的另一端（末端）及第二内排放管204的另一端（末端）位于第二转筒202的侧壁上；即，由第一内排放孔与第一内排放管203的内壁所构成的第一内通道及由第二内排放孔与第二内排放管204的内壁所构成的第二内通道均位于第一转筒201的内壁与第二转筒202的外壁之间；外排放管205位于外排放孔内（即：将外排放孔本身作为外排放管205输送纺丝液）。外排放管205将第一内排放管203的管壁及第二内排放管204的管壁均包含在内。本实施例二中其他部件结构、位置及连接关系与本实施例一相同，此处不在赘述。
实施例三
本发明实施例三提供了一种用于生产分节结构的复合纳米微米纤维离心纺丝设备，与实施例三相比，请参阅图6-7：
当由集丝装置收集的纳米微米纤维是呈分节结构的复合纳米微米纤维时；第一内排放孔与第二内排放孔呈并列式分布；第一内排放管203的一端与第一内排放孔相通；第二内排放管204的一端与第二内排放孔相通；且外排放管205的一端与外排放孔相通；第一内排放管203的另一端、第二内排放管204的另一端分别穿过外排放孔且位于第二转筒202的侧壁外部；第一内排放管203与第二内排放管204之间相互成并列排列，且第一内排放管203的管壁与第二内排放管204的管壁相互不接触；外排放管205的内壁将第一内排放管203的管壁及第二内排放管204的管壁包围在内；且外排放管205的内壁将第一内排放管203的管壁的头部及第二内排放管204的管壁的头部密封；第一内通道、外通道以第一内排放管203的管壁为分界面相互隔离；第二内通道、外通道以第二内排放管204的管壁为分界面相互隔离；外通道被第一内排放管203的管壁与第二内排放管204的管壁分成若干个子通道；外排放管205的内壁与第一内排放管203的侧壁及第二内排放管204的侧壁之间的空间形成外通道的多个子通道，第一内通道、第二内通道与外通道的子通道之间呈相间排列；所有所述内排放管个数之和至少为2。本实施例三中其他部件结构、位置及连接关系与本实施例一相同，此处不在赘述。
实施例四
本发明实施例四提供了另一种用于生产分节结构的复合纳米微米纤维离心纺丝设备，与实施例一相比，请参阅图8：
当由集丝装置收集的纳米微米纤维是呈分节结构的复合纳米微米纤维时；第一内排放孔与第二内排放孔呈并列式分布；第一内排放管203的一端与第一内排放孔相通；第二内排放管204的一端与第二内排放孔相通；且外排放管205的一端与外排放孔相通；第一内排放管203的另一端、第二内排放管204的另一端分别穿过外排放孔且位于第二转筒202的上；第一内排放管203与第二内排放管204之间相互成并列排列，且第一内排放管203的管壁与第二内排放管204的管壁相互不接触；外排放管205的内壁将第一内排放管203的管壁及第二内排放管204的管壁包围在内；且外排放管205的内壁将第一内排放管203的管壁的头部及第二内排放管204的管壁的头部密封；第一内通道、外通道以第一内排放管203的管壁为分界面相互隔离；第二内通道、外通道以第二内排放管204的管壁为分界面相互隔离；外通道被第一内排放管203的管壁与第二内排放管204的管壁分成若干个子通道；外排放管205的内壁与第一内排放管203的侧壁及第二内排放管204的侧壁之间的空间形成外通道的多个子通道，第一内通道、第二内通道与外通道的子通道之间呈相间排列。所有所述内排放管个数之和至少为2。本实施例三中其他部件结构、位置及连接关系与本实施例三相同，此处不在赘述。
本发明实施例一、二提供的用于生产海岛结构的复合纳米微米纤维离心纺丝设备，以及本发明实施例三、四提供的用于生产分节结构的复合纳米微米纤维离心纺丝设备，在实际作业过程中，以双组份纳米微米纤维离心纺丝设备为例，通过第一输液器301、第二输液器302、第一输液管303及第二输液管304分别对应向第一转筒201、第二转筒202中灌注不同类型或不同性能的纺丝液；并通过驱动装置接通电源，适当调节电机4的速度，在电机4的带动下，第一转筒201、第二转筒202进行高速旋转；灌入第一转筒201、第二转筒202内的纺丝液在离心力的作用下，分别进入第一内通道、第二内通道及外通道，并在第一内排放管203、第二内排放管204及外排放管205的末端结合，随之被拉伸，最终被同时喷出，随着溶剂的挥发，纺丝液固化并形成纤维丝，沉积在集丝装置上，生成大量的具有海岛结构或者分节结构的复合纳米微米纤维丝；同时，如果增加转筒及相应喷液通道的数量，本发明也可用于生产海岛结构或分节结构的多组分复合微米纳米纤维（如”海-海-岛”结构）；微米纳米纤维丝可通过倒勾或真空吸取，由配对的罗拉，卷绕成纱。相比于传统的纺丝技术而言，本发明不需要高压静电场，仅利用转筒旋转产生的离心力作为纳米纤维成丝的动力，不仅大大提高了生产产量，极大降低了能耗成本，而且提高了生产操作的安全性，满足了大规模生产海岛结构或者分节结构的复合纳米微米纤维的需求。
最后所应说明的是，以上具体实施方式仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照实例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者组合或等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。
Claims (10)
1.一种用于若干种结构的复合纳米纤维离心纺丝设备，其特征在于，包括：
储液装置；用于储存纺丝液，所述储液装置至少包括：第一转筒及第二转筒；所述第二转筒套设在所述第一转筒的外部；且所述第一转筒与所述第二转筒的中心竖轴均位于同一条直线L1上；
送液装置；所述送液装置与所述储液装置相连通，用于输送所述纺丝液到所述储液装置；
喷液装置；用于喷出所述纺丝液，所述喷液装置由至少一个喷道组及至少一个排放孔组组成；所述喷道组中至少包含：第一内排放管、第二内排放管及外排放管；所述排放孔组中至少包含：第一内排放孔、第二内排放孔及外排放孔；所述喷道组中第一内排放管的数量与所述排放孔组中第一内排放孔的数量、所述喷道组中第二内排放管的数量与所述排放孔组中第二内排放孔的数量及所述喷道组中外排放管的数量与所述排放孔组中外排放孔的数量一一对应相等；所述第一内排放孔及所述第二内排放孔设置在所述第一转筒的侧壁上；所述外排放孔设置在所述第二转筒的侧壁上；所述第一内排放管的一端与所述第一内排放孔相通；所述第二内排放管的一端与所述第二内排放孔相通；所述外排放管的一端与所述外排放孔相通；所述第一内排放管的另一端、所述第二内排放管的另一端分别穿过所述外排放孔且均置于所述外排放管的内部；所述第一内排放孔、所述第一内排放管的内壁形成用于输送纺丝液的第一内通道；所述第二内排放孔、所述第二内排放管的内壁形成用于输送纺丝液的第二内通道；所述第一内排放管与所述第二内排放管之间相互成并列排列，且所述第一内排放管的管壁与所述第二内排放管的管壁相互不接触；所述外排放管将所有所述内排放管的管壁包含在内；所述外排放孔、所述第一内排放管的外壁、所述第二内排放管的外壁及所述外排放管的内壁形成用于输送纺丝液的外通道；
驱动装置；用于驱动所述储液装置进行旋转，所述驱动装置与所述储液装置的底部联接；所述驱动装置与外界电源输出设备连接；
集丝装置；用于收集具有海岛结构或分节结构的多组分纳米纤维，所述集丝装置设置在所述喷液装置外围部位；其中，
所述驱动装置通过与外界电源输出设备连接驱动所述储液装置进行旋转，所述送液装置输送的所述纺丝液被灌入所述储液装置中的每一个所述转筒内，并依次经过所述排放孔组、所述喷道组且由所述喷道组的另一端喷出，最终实现由所述集丝装置收集具有海岛结构或分节结构的复合纳米纤维。
2.根据权利要求1所述的设备，其特征在于：
当所述喷液装置中所述排放孔组及所述喷道组的数量均是若干个时；若干个所述排放孔组分布在所述第一转筒侧壁、所述第二转筒侧壁的同一层圆周上，若干个所述喷道组分布在所述第一转筒侧壁、所述第二转筒侧壁的同一层圆周上；
或者，
当所述喷液装置中所述排放孔组及所述喷道组的数量均是若干个时；若干个所述排放孔组分布在所述第一转筒侧壁、所述第二转筒侧壁的若干层圆周上，若干个所述喷道组分布在所述第一转筒侧壁、所述第二转筒侧壁的若干层圆周上。
3.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，还包括：
壳体；
所述壳体包括：外罩及隔离板；
所述隔离板固定在所述外罩中下层部位处，且通过所述隔离板将所述外罩分为上隔离层及下隔离层；所述储液装置置于所述上隔离层中；所述驱动装置置于所述下隔离层中。
4.根据权利要求3所述的设备，其特征在于：
当由所述集丝装置收集的纳米纤维是呈海岛结构的复合纳米纤维时，所述储液装置还包括：密封板；所述第一转筒及所述第二转筒的底部分别与所述密封板的上表面固定连接；所述直线L1与所述密封板的上表面相互垂直；所述第一转筒及所述第二转筒的内部空间相互隔离；所述驱动装置与所述密封板的下表面连接，并通过外接电源输出设备进而驱动所述第一转筒、所述第二转筒及所述密封板实现同轴转动；所述送液装置分别与所述第一转筒、第二转筒相连通；
所述第一转筒及所述第二转筒均呈同轴空心圆筒状结构或空心圆锥状结构；
所述第一内排放孔与所述第二内排放孔呈并列式分布；所述外排放孔的孔径大于所述第一内排放管及所述第二内排放管的管径的总和；
所述第一内排放管的一端与所述第一内排放孔相通；所述第二内排放管的一端与所述第二内排放孔相通；所述外排放管的一端与所述外排放孔相通；所述第一内排放管的另一端、所述第二内排放管的另一端分别穿过所述外排放孔且位于所述第二转筒的侧壁外部；
所述第一内通道、所述外通道以所述第一内排放管的管壁为分界面相互隔离；所述第二内通道、所述外通道以所述第二内排放管的管壁为分界面相互隔离；所述第一内排放管与所述第二内排放管之间相互成并列排列，且所述第一内排放管壁与所述第二内排放管壁相互不接触；所述外排放管将所述第一内排放管、所述第二内排放管的管壁包含在内。
5.根据权利要求3所述的设备，其特征在于：
当由所述集丝装置收集的纳米纤维是呈海岛结构的复合纳米纤维时，所述储液装置还包括：密封板；所述第一转筒及所述第二转筒的底部分别与所述密封板的上表面固定连接；所述直线L1与所述密封板的上表面相互垂直；所述第一转筒及所述第二转筒的内部空间相互隔离；所述驱动装置与所述密封板的下表面连接，并通过外接电源输出设备进而驱动所述第一转筒、所述第二转筒及所述密封板实现同轴转动；所述送液装置分别与所述第一转筒、第二转筒相连通；
所述第一转筒及所述第二转筒均呈同轴空心圆筒状结构或空心圆锥状结构；
所述第一内排放孔与所述第二内排放孔呈并列式分布；所述外排放孔的孔径大于所述第一内排放管及所述第二内排放管的管径的总和；
所述第一内排放管的一端与所述第一内排放孔相通；所述第二内排放管的一端与所述第二内排放孔相通；所述外排放管的一端与所述外排放孔相通；所述第一内排放管的另一端、所述第二内排放管的另一端分别穿过所述外排放孔且均位于所述第二转筒的侧壁上；
所述第一内通道、所述外通道以所述第一内排放管的管壁为分界面相互隔离；所述第二内通道、所述外通道以所述第二内排放管的管壁为分界面相互隔离；所述第一内排放管与所述第二内排放管之间相互成并列排列，且所述第一内排放管壁与所述第二内排放管壁相互不接触；所述外排放管将所述第一内排放管、所述第二内排放管的管壁包含在内。
6.根据权利要求3所述的设备，其特征在于：
当由所述集丝装置收集的纳米纤维是呈分节结构的复合纳米纤维时；所述储液装置还包括：密封板；所述第一转筒及所述第二转筒的底部分别与所述密封板的上表面固定连接；所述直线L1与所述密封板的上表面相互垂直；所述第一转筒及所述第二转筒的内部空间相互隔离；所述驱动装置与所述密封板的下表面连接，并通过外接电源输出设备进而驱动所述第一转筒、所述第二转筒及所述密封板实现同轴转动；所述送液装置分别与所述第一转筒、第二转筒相连通；
所述第一转筒及所述第二转筒均呈同轴空心圆筒状结构或空心圆锥状结构；
所述第一内排放孔与所述第二内排放孔呈并列式分布；
所述第一内排放管的一端与所述第一内排放孔相通；所述第二内排放管的一端与所述第二内排放孔相通；所述外排放管的一端与所述外排放孔相通；所述第一内排放管的另一端、所述第二内排放管的另一端分别穿过所述外排放孔且位于所述第二转筒的侧壁外部；
所述第一内排放管与所述第二内排放管之间相互成并列排列，且所述第一内排放管的管壁与所述第二内排放管的管壁相互不接触；所述外排放管的内壁将所述第一内排放管的管壁及所述第二内排放管的管壁包围在内；且所述外排放管的内壁将所述第一内排放管的管壁的头部及所述第二内排放管的管壁的头部密封；
所述第一内通道、所述外通道以所述第一内排放管的管壁为分界面相互隔离；所述第二内通道、所述外通道以所述第二内排放管的管壁为分界面相互隔离；所述外通道被所述第一内排放管的管壁与所述第二内排放管的管壁分成若干个子通道；所述外排放管的内壁与所述第一内排放管的侧壁及所述第二内排放管的侧壁之间的空间形成所述外通道的多个子通道，所述第一内通道、所述第二内通道与所述外通道的子通道之间呈相间排列。
7.根据权利要求3所述的设备，其特征在于：
当由所述集丝装置收集的纳米纤维是呈分节结构的复合纳米纤维时；所述储液装置还包括：密封板；所述第一转筒及所述第二转筒的底部分别与所述密封板的上表面固定连接；所述直线L1与所述密封板的上表面相互垂直；所述第一转筒及所述第二转筒的内部空间相互隔离；所述驱动装置与所述密封板的下表面连接，并通过外接电源输出设备进而驱动所述第一转筒、所述第二转筒及所述密封板实现同轴转动；所述送液装置分别与所述第一转筒、第二转筒相连通；
所述第一转筒及所述第二转筒均呈同轴空心圆筒状结构或空心圆锥状结构；
所述第一内排放孔与所述第二内排放孔呈并列式分布；所述外排放孔的孔径大于所述第一内排放管及所述第二内排放管的管径的总和；
所述第一内排放管的一端与所述第一内排放孔相通；所述第二内排放管的一端与所述第二内排放孔相通；所述外排放管的一端与所述外排放孔相通；所述第一内排放管的另一端、所述第二内排放管的另一端分别穿过所述外排放孔且均位于所述第二转筒的侧壁上；
所述第一内排放管与所述第二内排放管之间相互成并列排列，且所述第一内排放管的管壁与所述第二内排放管的管壁相互不接触；所述外排放管的内壁将所述第一内排放管的管壁及所述第二内排放管的管壁包围在内；且所述外排放管的内壁将所述第一内排放管的管壁的头部及所述第二内排放管的管壁的头部密封；
所述第一内通道、所述外通道以所述第一内排放管的管壁为分界面相互隔离；所述第二内通道、所述外通道以所述第二内排放管的管壁为分界面相互隔离；所述外通道被所述第一内排放管的管壁与所述第二内排放管的管壁分成若干个子通道；所述外排放管的内壁与所述第一内排放管的侧壁及所述第二内排放管的侧壁之间的空间形成所述外通道的多个子通道，所述第一内通道、所述第二内通道与所述外通道的子通道之间呈相间排列。
8.根据权利要求4或5或6或7所述的设备，其特征在于：
所述第一内排放管的中心轴在直线L2上；所述第二内排放管的中心轴在直线L3上；且所述直线L2、所述直线L3分别与所述直线L1呈夹角α分布；其中，0°＜α＜180°。
9.根据权利要求4或5或6或7所述的设备，其特征在于：
所述驱动装置包括：电机、转速控制器及轴承连接器；
所述电机与所述转速控制器连接；所述电机依次通过其内设轴承、所述轴承连接器与所述密封板下表面联接；所述电机和/或所述转速控制器与外界电源输出设备连接；
所述送液装置包括：第一输液器、第一输液管、第二输液器及第二输液管；
所述第一输液器通过所述第一输液管与所述第一转筒相通；所述第二输液器通过所述第二输液管与所述第二转筒相连通。
10.根据权利要求4或5或6或7所述的设备，其特征在于：
所述集丝装置包括：分布在喷液装置外围部位的收集板及用于支撑所述收集板的支撑座；
所述支撑座上设置有若干条滑槽，所述收集板通过安装在不同的所述滑槽上实现调节所述收集板与所述转筒和/或所述排放管的相对距离。
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