CN104947208B - 制备纳米纤维的喷丝装置及纺丝装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种制备纳米纤维的喷丝装置及纺丝装置，其中喷丝装置包括一喷管，在该喷管内设置有拉法尔管形内孔，在该拉法尔管形内孔的喉部连通有进液口，拉法尔管形内孔的一端为喷丝口，在法尔管形内孔的另一端为进气口；在所述喷丝口设置有喷丝网；所述喷丝网的目数一般在300至500目。与现有技术相比，本发明纺丝装置对溶液的导电性能没有要求，扩展了可纺溶液的范围。制备纳米纤维时装置不需要高电压，仪器安全问题得到了保障；喷丝装置的设置可以手持，这样在纺丝时操作方便简单。
Description
技术领域
本发明涉及一种纳米纤维的制备装置，具体是利用高压来制备纳米纤维制备装置。
背景技术
当今是纳米科技与纳米材料飞速发展的时代，而纳米纤维是纳米材料的重要组成元素，因此如何开发新的制备纳米材料的技术，创造新产品是研究者们在纳米纤维制造技术上不断追求的目标。虽然目前已经有很多纺丝方法在制备纳米纤维上具有很大的潜力优势，但是也存在着很多问题。静电纺丝作为一种简单地便于工业化生产的制备纳米纤维材料的方法，得到了广泛的关注，但是静电纺丝也存在其局限性和问题。主要有以下几个方面的问题：
第一：电纺丝需要很高的电压和对溶液的导电性有一定的要求，一般的静电纺丝所需要的电压都在一万伏以上，通常我们实验中所用的电压都一般在一万五千伏至两万伏左右。高压电源需要对仪器的维护安全等有着更高的要求。第二：电纺丝的产率低，即使改进了的大面积纺丝，也不能满足工业化生产所需要的高效益回报。为了扩展传统纺织工业的应用领域，进一步推进纳米纤维产品的开发，加速纺织科技与产业的转型，因此发展一种新的，不需要高电压，对溶液的导电性能没有要求，可以工业化生产的制备纳米纤维的方法是十分重要的。
因此，开发一种对溶液没有限制、安全并且产量高的纳米纤维的制备装置是十分紧迫的任务。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是针对上述现有技术的不足，而提供一种操作方便、安全且对可纺溶液无导电要求的喷丝装置及具有该喷丝装置的纺丝装置。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：
一种制备纳米纤维的喷丝装置，其特征在于：包括一喷管，在该喷管内设置有拉法尔管形内孔，在该拉法尔管形内孔的喉部连通有进液口，拉法尔管形内孔的一端为喷丝口，在法尔管形内孔的另一端为进气口；在所述喷丝口设置有喷丝网。
所述喷丝网的目数一般在300至500目。
一种制备纳米纤维的纺丝装置，其特征在于：包括给气装置、输气管、注液装置、注液管、喷丝装置以及接收装置，所述喷丝装置包括一喷管，在该喷管内设置有拉法尔管形内孔，在该拉法尔管形内孔的喉部连通有进液口，拉法尔管形内孔的一端为喷丝口，在法尔管形内孔的另一端为进气口，在所述喷丝口设置有喷丝网。
所述喷丝网的目数一般在300至500目网的孔径为。
由给气装置给气后气体经过输气管进入到喷丝装置的的喷丝管道内，经过喷丝管道往后运动，进入喷管的前段，在这一阶段，气体的运动遵循机械守恒定律，根据连续性方程，在时间Δt内，气体入口流入和气体出口流出的体积ΔV相同，ΔV＝S1v1Δt＝S2v2Δt，即，气体在刚进入到喷丝管道内，截面大处流速小，当气体在运动到窄喉处的过程中，截面变小，流速变大，因此气流不断加速。当运动到窄喉处时，流速已经超过了音速。这一结构可使气流的速度因喷丝截面积的变化而变化，使气流从亚音速到音速，直至加速至跨音速。而跨音速的流体在运动时却不再遵循“截面小处流速大，截面大处流速小”的原理，而是恰恰相反，截面越大，流速越快。由于在窄喉处的气体速度很大，故该出的压强很小，在该处设置有进液口。在窄喉处的进液口注入液体时，液体流的速度被进一步加速，产生了巨大的推力，进而这个推力来加速液体流使得液体流经过后会在喷丝口附近高速雾化成许多微米大小的液滴。通常情况下，直径较小的液体流动形成的液滴直径较小。同时由于喷丝口处的多孔设计，使得液滴再通过多孔结构时由于与多孔的摩擦作用及前面气体的强大推力使得液滴直接被拉伸为纳米纤维。
发明的优点：
1：纺丝时装置对溶液的导电性能没有要求，扩展了可纺溶液的范围。
2：制备纳米纤维时装置不需要高电压，仪器安全问题得到了保障。
3：喷丝装置的设置可以手持，这样在纺丝时操作方便简单。
附图说明
图1是本发明喷丝装置内部结构的示意图
图2是本发明纺丝装置的示意图。
图3是本发明喷丝网结构的示意图。
其中：1、给气装置；2、输气管；3、喷丝装置；3.1、进气口；3.2、进液口；3.3、喷丝口；3.4、喷管；3.5、拉法尔管形内孔；3.6、喷丝网；4、注液管；5、注液装置；6、接收装置。
具体实施方式：
下面结合附图，对本发明作详细说明：
如图1所述，本发明喷丝装置3包括一喷管3.4，在喷管3.4内设置有拉法尔管形内孔3.5，在拉法尔管形内孔的喉部连通有进液口3.2，拉法尔管形内孔的一端为喷丝口3.3，在拉法尔管形内孔的另一端为进气口3.1，在喷丝口安装有喷丝网3.6。
所述喷丝网的目数一般在300至500目。
如图2所示，本发明一种制备纳米纤维的纺丝装置，包括给气装置1、输气管2、喷丝装置3、注液装置4、注液管5以及接收装置6，喷丝装置3包括一喷管3.4，在喷管内设置有拉法尔管形内孔3.5，在该拉法尔管形内孔的喉部连通有进液口3.2，拉法尔管形内孔的一端为喷丝口3.3，在法尔管形内孔的另一端为进气口3.1，在喷丝口安装有喷丝网3.6。
所述喷丝网的目数一般在300至500目。
本发明纺丝装置在使用时，首先打开给气装置1的开关，气体进入经过输气管2进入到喷丝装置3的喷丝管道内，然后打开注液装置5的开关，液体通过注液管4被注入到喷丝装置3的喷丝管道内部，在喷丝管内部气流经过内部的窄喉时速度突然变大，此时在窄喉处的进液口3.2有液体注入，气体的速度变大之后，进而这个推力来加速液体流使得液体流经过后会在喷丝口3.3附近高速雾化成许多微米大小的液滴。通常情况下，直径较小的液体流动形成的液滴直径较小。同时由于喷丝网3.6的多孔设计，使得液滴再通过多孔结构时由于与多孔的摩擦作用及前面气体的强大推力使得液滴直接被拉伸为纳米纤维。
Claims (2)
1.一种制备纳米纤维的纺丝方法，其特征在于，采用以下纺丝装置：包括给气装置、输气管、注液装置、注液管、喷丝装置以及接收装置，所述喷丝装置设置为手持结构，所述喷丝装置包括一喷管，在该喷管内设置有拉法尔管形内孔，在该拉法尔管形内孔的喉部联通有进液口，拉法尔管形内孔的一端为喷丝口，在拉法尔管形内孔的另一端为进气口；在所述喷丝口设置有喷丝网；
所述纺丝方法包括以下步骤：打开所述给气装置，通过所述输气管向所述进气口内通入气体，再打开所述注液装置，通过所述注液管向所述进液口内注入液体；在所述拉法尔管形内孔中，气体推动所述液体朝向所述喷丝口移动，经过所述喷丝口的液体雾化为液滴，液滴通过所述喷丝网时被拉伸为纳米纤维。
2.根据权利要求1所述的制备纳米纤维的纺丝方法，其特征在于：所述喷丝网的目数在300至500目。
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