CN105648549B - 一种旋转气流气泡纺丝装置 - Google Patents

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Abstract

一种旋转气流气泡纺丝装置，包括电机以及设备腔，在电机与设备腔之间由中心轴相连，中心轴上方设置发生器，发生器通过三通管与溶液供应器、气流发生器相通，气流发生器上有气流强度控制装置，控制溶液流动的有阀门，发生器边缘有气泡孔，三通管管头正对着气泡孔，气泡孔前端设置有电热组件，在设备腔里放置接收板，接收板可借助静电高压装置进行辅助收集纤维。本发明溶液在气流的作用下变成气泡，在电机助力的作用下发生器旋转，气泡爆破，在离心力作用中被拉伸，这就使得制备的纳米纤维产量更高，整个装置发生在一个封闭的设备腔内，安全并且易于控制。

Description

一种旋转气流气泡纺丝装置
技术领域
本发明涉及纺丝领域，尤其涉及一种旋转气流气泡纺丝装置。
背景技术
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，在纺不同领域都具有十分广阔的应用前景。传统制备超细纤维和纳米纤维最直接也是最基本的方法是静电纺丝方法，其他的还有拉伸发、微相分离、模板合成、自组装等方法，纳米纤维的批量化生产是最近几年的一个热点和难点方向。目前，为了量产的目的，大部分采用单喷头或多喷头针筒式静电纺纳米纤维的装置。
传统的静电纺丝技术是在高压电场力作用下克服溶液的表面张力完成纺丝，生产效率低，并且不是所有的聚合物溶液或熔体都能通过静电纺技术得到超细纤维，易造成针头堵塞，溶液易污染。
因此，针对上述技术问题，有必要提供一种旋转气流气泡纺丝装置，以克服上述缺陷。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提供一种旋转气流气泡纺丝装置，可以使纳米纤维产量更高，更易获得。
一种旋转气流气泡纺丝装置，其包括电机、中心轴、通过中心轴与电机相连的设备腔、与设备腔连接的三通管、气流发生器以及溶液供应器，所述三通管设有三通管管头，所述中心轴一端设置有发生器，所述发生器通过三通管与溶液供应器及气流发生器相通，所述发生器边缘设有气泡孔，所述三通管管头正对着气泡孔，所述气泡孔一侧设置有电热组件，在设备腔里放置接收板，所述接收板借助静电高压装置进行辅助收集纤维。
优选的，在上述旋转气流气泡纺丝装置中，所述电机通过中心轴控制发生器的转速，所述转速控制范围为0—15000r/min。
优选的，在上述旋转气流气泡纺丝装置中，所述气流发生器上设置有气流强度控制装置，所述气流强度控制范围为0—1000L/min。
优选的，在上述旋转气流气泡纺丝装置中，所述三通管与溶液供应器之间设有用以控制溶液流动的阀门，所述流速控制范围为0—100m/min。
优选的，在上述旋转气流气泡纺丝装置中，所述电热组件保证温度控制范围为0—500℃。
优选的，在上述气流气泡纺丝装置中，所述溶液供应器中溶液为能生成气泡的单种或混合聚合物溶液。
优选的，在上述旋转气流气泡纺丝装置中，所述溶液供应器中溶液所述溶液粘度控制范围为0—20Pa·S。
与现有技术相比，本发明技术方案的有益效果包括：
(1)聚合物溶液在气流场中被吹成气泡，受到表面张力和离心力作用，当离心力克服纺丝溶液的粘度和表面张力时，纺丝原料被拉伸成纤维，并且经过电热组件的溶剂挥发，这就使得制备的纳米纤维直径细并且产量更高，整个装置成本低产量大并且易于控制。
(2)储液装置直接与气泡发生器通过连通管连接，气流腔通过三通管与此连通管相通，这样气流为同一气流发生器的作用，不会使储液装置发生倒流现象。
(3)使用了气流强度控制装置、阀门，这可以有效的控制气流场，从而有效控制纤维的形貌。
(4)静电高压装置为辅助接收装置，可以根据需求提供，比较灵活。
(5)整个过程在设备腔中发生，纤维不会飘散在周围空气中，安全易控制。
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是本发明旋转气流气泡纺丝装置有静电高压辅助装置的结构示意图；
图2是本发明旋转气流气泡纺丝装置无静电高压辅助装置的结构示意图；
其中：1、电机；2、中心轴；3、气流发生器；4、三通管管头；5、电热组件；6、阀门；7、三通管；8、溶液供应器；9、接收板；10、设备腔；11、发生器；12、气泡孔；13、气流强度控制装置；14、静电高压装置。
具体实施方式
本发明公开了一种旋转气流气泡纺丝装置，可以使纳米纤维产量跟高且更易控制。
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。
如图1所示，一种旋转气流气泡纺丝装置，其特征在于：其包括电机1、中心轴2、通过中心轴2与电机1相连的设备腔10、与设备腔10连接的三通管7、气流发生器3以及溶液供应器8，所述三通管7设有三通管管头4，所述发生器11边缘设有气泡孔12，所述三通管管头4正对着气泡孔12，所述气泡孔12一侧设置有电热组件5。聚合物溶液在气流场中被吹成气泡，受到表面张力和离心力作用，当离心力克服纺丝溶液的粘度和表面张力时，纺丝原料被拉伸成纤维，并且经过电热组件的溶剂挥发，这就使得制备的纳米纤维直径细并且产量更高，整个装置成本低产量大并且易于控制。整个过程在设备腔10中发生，纤维不会飘散在周围空气中，安全易控制。
所述中心轴2一端设置有发生器11，所述发生器11通过三通管7与溶液供应器8及气流发生器3相通，溶液供应器8通过三通管7与气流发生器3连接，这样气流为同一气流发生器的作用，不会使储液装置发生倒流现象。
在设备腔10里放置接收板9，所述接收板9借助静电高压装置14进行辅助收集纤维。所述静电高压装置为辅助接收装置，可以根据需求提供，比较灵活。如图1所示，有静电高压装置14为辅助接收装置，如图2所示，无静电高压装置14为辅助接收装置。
所述电机1通过中心轴2控制发生器11的转速，所述转速控制范围为0—15000r/min。
所述气流发生器3上设置有气流强度控制装置13，所述气流强度控制范围为0—1000L/min。所述三通管7与溶液供应器8之间设有用以控制溶液流动的阀门6，所述流速控制范围为0—100m/min。通过使用阀门6、气流强度控制装置13，这可以有效的控制气流场，从而有效控制纤维的形貌。
所述电热组件5保证温度控制范围为0—500℃。
所述溶液供应器8中溶液为能生成气泡的单种或混合聚合物溶液。
所述溶液供应器8中溶液所述溶液粘度控制范围为0—20Pa·S。
本发明旋转气流气泡纺丝装置的工作原理是：使用时首先将溶液供应器8装满纺丝溶液，并通过三通管7将溶液注入发生器11中，通过阀门6来控制流速，气流发生器3通过气流强度控制装置13调试向三通管7中传输大小合适的气流，使得发生器3中的三通管管头4正对着气泡孔12，溶液在气流作用下在气泡孔12里产生气泡，电机1提供的电力将发生器3围绕中心轴2旋转，然后气泡在离心力作用下被拉伸，遇到由电热组件5加速溶剂的挥发，最后，借助静电高压装置14的高压作用将得到的纳米纤维接收到接收板9上，纤维的接收过程控制在设备腔10中。
下面将结合具体的实施例对本发明的技术方案进行详细描述。
实施例1
如图1所示，本发明在使用时首先将溶液供应器8装满纺丝溶液，并通过三通管7将溶液注入发生器11中，通过阀门6来控制流速，气流发生器3通过气流强度控制装置13调试向三通管7中传输大小合适的气流，使得发生器3中的三通管管头4正对着气泡孔12，溶液在气流作用下在气泡孔12里产生气泡，电机1提供的电力将发生器3围绕中心轴2旋转，然后气泡在离心力作用下被拉伸，遇到由电热组件5加速溶剂的挥发，最后，借助静电高压装置14的高压作用将得到的纳米纤维接收到接收板9上，纤维的接收过程控制在设备腔10中。
实施例2
如图2所示，旋转气泡气流纺丝装置在使用时的安装步骤与实施例1一致。但在本发明装置收集纤维过程中，不借助静电高压装置14的静电场作用力进行辅助收集。
综上所述，与现有技术相比，本发明的有益效果包括：
(1)聚合物溶液在气流场中被吹成气泡，受到表面张力和离心力作用，当离心力克服纺丝溶液的粘度和表面张力时，纺丝原料被拉伸成纤维，并且经过电热组件的溶剂挥发，这就使得制备的纳米纤维直径细并且产量更高，整个装置成本低产量大并且易于控制。
(2)储液装置直接与气泡发生器通过连通管连接，气流腔通过三通管与此连通管相通，这样气流为同一气流发生器的作用，不会使储液装置发生倒流现象。
(3)使用了气流强度控制装置、阀门，这可以有效的控制气流场，从而有效控制纤维的形貌。
(4)静电高压装置为辅助接收装置，可以根据需求提供，比较灵活。
(5)整个过程在设备腔中发生，纤维不会飘散在周围空气中，安全易控制。
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。

Claims (7)

1.一种旋转气流气泡纺丝装置，其特征在于：其包括电机(1)、中心轴(2)、通过中心轴(2)与电机(1)相连的设备腔(10)、与设备腔(10)连接的三通管(7)、气流发生器(3)以及溶液供应器(8)，所述三通管(7)设有三通管管头(4)，所述中心轴(2)一端设置有发生器(11)，所述发生器(11)通过三通管(7)与溶液供应器(8)及气流发生器(3)相通，所述发生器(11)边缘设有气泡孔(12)，所述三通管管头(4)正对着气泡孔(12)，所述气泡孔(12)一侧设置有电热组件(5)，在设备腔(10)里放置接收板(9)，所述接收板(9)借助静电高压装置(14)进行辅助收集纤维。
2.根据权利要求1所述旋转气流气泡纺丝装置，其特征在于：所述电机(1)通过中心轴(2)控制发生器(11)的转速，所述转速控制范围为0—15000r/min。
3.根据权利要求1所述旋转气流气泡纺丝装置，其特征在于：所述气流发生器(3)上设置有气流强度控制装置(13)，所述气流强度控制范围为0—1000L/min。
4.根据权利要求1所述旋转气流气泡纺丝装置，其特征在于：所述三通管(7)与溶液供应器(8)之间设有用以控制溶液流动的阀门(6)，流速控制范围为0—100m/min。
5.根据权利要求1所述旋转气流气泡纺丝装置，其特征在于：所述电热组件(5)保证温度控制范围为0—500℃。
6.根据权利要求1所述旋转气流气泡纺丝装置，其特征在于：所述溶液供应器(8)中溶液为能生成气泡的单种或混合聚合物溶液。
7.根据权利要求1所述旋转气流气泡纺丝装置，其特征在于：所述溶液供应器(8)中溶液所述溶液粘度控制范围为0—20Pa·S。
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