CN105926058B - 一种漏斗式喷气纺丝装置 - Google Patents

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Abstract

一种漏斗式喷气纺丝装置，包括喷出单元和接收单元，接收单元设置在喷出单元的垂直上方；喷出单元包括储液池、料桶、高压供电装置和气泵；料桶放置在储液池内，且料桶底部设有一漏斗式喷嘴；料桶内壁一周贴附有金属导电铜片；金属导电铜片通过导线与设置在所述储液池外部的高压供电装置相连；喷嘴的底部伸入有与设置在所述储液池外部的气泵相连的圆环导气管；接收单元包括接收板和电源负极；所述接收板和电源负极相连。本发明在传统气泡纺丝装置的基础上增加了漏斗式喷嘴，大大改善了气泡产生条件，能够有效减少喷丝液回流到导气管，并且改变金属丝导电为环绕溶液四周的金属铜片导电，用以解决气泡纺丝过程中不能形成连续稳定破裂均匀的气泡。

Description

一种漏斗式喷气纺丝装置
技术领域
本发明涉及纺丝机械设备领域，具体涉及一种漏斗式喷气纺丝装置。
背景技术
微纳米纤维材料具有尺寸微小，比表面积大，纤维连续性好等一系列的优点，因而在环境卫生、信息科技、能源安全、生物医学、国防军事等领域具有广阔的应用前景。目前，静电纺丝技术因其装置简单、成本低廉被公认为是可快速的获得不同直径、不同形貌、不同功能的微纳米纤维最有效的方法，并广泛应用。
然而，对于传统的单针头或多针头静电纺丝技术来说，由于其存在针头易堵塞，难清洗，产量低等缺陷，因此很难满足微纳米纤维的批量化生产。为了尽可能克服这类缺陷，研究者在对其不断改进的过程中提出了一些新的纺丝技术，如：圆盘静电纺丝技术，气泡静电纺丝技术，气流气泡纺丝技术等，这些纺丝技术都在一定程度上实现了微纳米纤维的批量化生产。
其中，气泡静电纺丝技术，聚合物溶液或熔体在高压静电场中电场力的作用下，在聚合物溶液表面产生气泡，气泡破裂后形成无数条细小液柱，每条液柱相当于一个泰勒锥，同时以静电力作为动力，液柱在电流的作用下被拉伸细化产生大量的微纳米纤维，极大的提高了微纳米纤维的产量。但是，传统的气泡纺丝技术有时不能很好的产生连续破裂的均匀气泡，从而无法形成有效泰勒锥射流。
因此，如何获得稳定且连续破裂均匀的气泡成为提高生产效率，制备理想纳米纤维的关键。针对上述问题，有必要提供一种结构改良的气泡纺丝装置来实现上述目标。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的是提供一种漏斗式喷气纺丝装置，通过设置漏斗式喷嘴、圆管形金属导电铜片和料桶外壁一周开设的微细圆孔，能够快速的、稳定的产生气泡，大大改善了气泡的产生条件，其能够使得气泡破裂均匀，减少喷死液回流到导气管，堵塞气流，减少成本。
为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：
一种漏斗式喷气纺丝装置，包括喷出单元和接收单元，接收单元设置在喷出单元的垂直上方；
所述喷出单元包括储液池、料桶、高压供电装置和气泵；所述料桶放置在储液池内，且料桶底部设有一漏斗式喷嘴；所述料桶内壁一周贴附有金属导电铜片；所述金属导电铜片通过导线与设置在所述储液池外部的高压供电装置相连；所述喷嘴的底部伸入有与设置在所述储液池外部的气泵相连的圆环导气管；
所述接收单元包括接收板和电源负极；所述接收板和电源负极相连。
优选的，所述喷嘴的咀部朝上，与接收单元垂直设置。
优选的，所述喷嘴的咀部附加能够随意调节喷嘴圆环口径的旋转装置。
优选的，所述金属导电铜片为圆管形。
优选的，所述喷嘴的中轴线与料桶的中轴线重合。
优选的，所述接收板与所述喷嘴之间设置有距离调节器。
优选的，所述料桶的外壁一周开有多个供喷丝液能够均匀渗入桶内的微细圆孔。
与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：
1、将位于料桶底部的现有的圆管形喷嘴改成漏斗式喷嘴，可以更好地喷出气流，有助于快速产生气泡，同时能够有效减少喷丝液回流到导气管堵塞气体。另外喷嘴上部附加能够随意调节喷嘴圆环口径的旋转装置，有助于探索喷嘴口径与液面高度的最佳搭配，从而使实验达到最优状态。
2、现有的导电金属丝是插在导气管内部的，不仅堵塞气流同时妨碍均匀气泡的产生。而本申请中将金属丝导电改为贴敷于料桶内的金属导电铜片，不仅可以使导电更加均匀，避免金属丝导电不稳定出现的放电现象，同时会产生更加稳定且连续破裂均匀的气泡。
3、料桶外壁环绕一周开有微细圆孔，使喷丝液能够不断由储液池缓慢渗入到料桶内，从而保证了料桶内溶液时刻保持同一高度，有效杜绝了液体高度不一致对气泡破裂的影响，有助于产生理想的气泡。
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为本发明提供的一种漏斗式喷气纺丝装置的简易结构示意图。
附图中涉及的附图标记和组成部分说明：
1、储液池；2、料桶；3、高压供电装置；4、气泵；5、喷嘴；6、金属导电铜片；7、导线；8、圆环导气管；9、接收板；10电源负极。
具体实施方式
气泡静电纺丝技术，聚合物溶液或熔体在高压静电场中电场力的作用下，在聚合物溶液表面产生气泡，气泡破裂后形成无数条细小液柱，每条液柱相当于一个泰勒锥，同时以静电力作为动力，液柱在电流的作用下被拉伸细化产生大量的微纳米纤维，极大的提高了微纳米纤维的产量。但是，现有的传统气泡纺丝技术有时不能很好的产生连续破裂的均匀气泡，从而无法形成有效泰勒锥射流。
本发明针对现有技术中的不足，提供了一种漏斗式喷气纺丝装置，通过采用漏斗式喷嘴、圆管形金属导电铜片并用料桶周围的微细圆孔，产生大量连续稳定、破裂均匀的气泡，实现微纳米纤维材料的大量生产，同时收集到均匀的纤维材料。
下面将通过具体实施方式对本发明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在没有作出创造性劳动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。
一种漏斗式喷气纺丝装置，包括喷出单元和接收单元两个部分，接收单元设置在喷出单元的垂直上方。
喷出单元包括储液池1、料桶2、高压供电装置3和气泵4。料桶2放置在盛满喷丝液的储液池1内，并且在料桶2底部设有一漏斗式喷嘴5。将料桶2底部的现有的圆管形喷嘴改换成漏斗形的喷嘴5，能够更好的喷出气流，有助于快速产生气泡，同时能够有效的减少喷丝液回流到导气管内堵塞气体。
喷嘴5的中轴线与料桶2的中轴线重合，即喷嘴5固定在料桶2的中心位置处。喷嘴5的咀部朝上，与接收单元垂直设置，而喷嘴5的口径不宜过大，故喷嘴5的咀部附加能够随意调节喷嘴5圆环口径的旋转装置，有助于探索喷嘴5口径与液面高度的最佳搭配，从而使生产达到最佳状态。
料桶2内壁一周贴附有金属导电铜片6，金属导电片一改以往插入导气管内堵塞气流且妨碍均匀气泡产生的金属丝，转而设计为设置在料桶2内壁的圆管形金属导电铜片6，不仅可以使导电更加均匀，避免金属丝导电不稳定出现的放电现象，同时会产生更加稳定且连续破裂均匀的气泡。料桶2的外壁一周开有多个供喷丝液慢慢均匀渗入料桶2内的微细圆孔，使喷丝液能够不断由储液池1缓慢渗入到料桶2内，从而保证了料桶2内溶液时刻保持同一高度，有效杜绝了液体高度不一致对气泡破裂的影响，有助于产生理想的气泡。
料桶2与各装置之间的连接设计为基本密闭的空间结构，有效的避免了溶剂挥发改变纺丝溶液的性质(如：粘度，浓度，表面张力等)，从而引起纺丝过程不稳定及对环境的污染等问题。
金属导电铜片6通过导线7与设置在储液池1外部的高压供电装置3相连，形成稳定电场的高压端。喷嘴5的底部伸入有与设置在储液池1外部的气泵4相连的圆环导气管8，为产生气泡提供气流条件。
接收单元包括接收板9和电源负极10，接收板9和电源负极10相连，形成稳定电场的低压端。
此外，漏斗式喷气纺丝装置还包括用于调节接收板9与喷嘴5之间距离的距离调节器，可根据具体需要设定接收板9相对纺丝装置的位置
本漏斗式喷气纺丝装置的工作原理如下：调节喷嘴5咀部的旋转装置，使喷嘴5的口径达到最佳大小，打开气泵4，转动漏斗式喷嘴5，使料桶2内产生理想气泡。高压供电装置3通过导线7与料桶2内的圆管形金属导电铜片6相连，接收单元的接收板9与电源负极10相连，打开电源开关，就会在金属导电铜片6和接收板9之间产生稳定电场，使得均匀破裂的气泡能够迅速形成丝束射流，射流经过摆动、蒸发、细化过程最终沉积在接收板9上，制得理想纳米纤维。
本发明提供的漏斗式喷气纺丝装置在传统气泡纺丝装置的基础上增加了漏斗式喷嘴，大大改善了气泡产生条件，能够有效减少喷丝液回流到导气管，减少成本，并且改变金属丝导电为环绕溶液四周的金属铜片导电，用以解决气泡纺丝过程中不能形成连续稳定破裂均匀的气泡。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (7)

1.一种漏斗式喷气纺丝装置，其特征在于：包括喷出单元和接收单元，接收单元设置在喷出单元的垂直上方；
所述喷出单元包括储液池、料桶、高压供电装置和气泵；所述料桶放置在储液池内，且料桶底部设有一漏斗式喷嘴；所述料桶内壁一周贴附有金属导电铜片；所述金属导电铜片通过导线与设置在所述储液池外部的高压供电装置相连；所述喷嘴的底部伸入有与设置在所述储液池外部的气泵相连的圆环导气管；
所述接收单元包括接收板和电源负极；所述接收板和电源负极相连。
2.根据权利要求1所述的一种漏斗式喷气纺丝装置，其特征在于：所述喷嘴的咀部朝上，与接收单元垂直设置。
3.根据权利要求2所述的一种漏斗式喷气纺丝装置，其特征在于：所述喷嘴的咀部附加能够随意调节喷嘴圆环口径的旋转装置。
4.根据权利要求1所述的一种漏斗式喷气纺丝装置，其特征在于：所述金属导电铜片为圆管形。
5.根据权利要求1所述的一种漏斗式喷气纺丝装置，其特征在于：所述喷嘴的中轴线与料桶的中轴线重合。
6.根据权利要求1所述的一种漏斗式喷气纺丝装置，其特征在于：所述接收板与所述喷嘴之间设置有距离调节器。
7.根据权利要求1所述的一种漏斗式喷气纺丝装置，其特征在于：所述料桶的外壁一周开有多个供喷丝液能够均匀渗入桶内的微细圆孔。
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