CN107723814B - 一种静电纺丝用多级引射气流辅助细化装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种静电纺丝用多级引射气流辅助细化装置，包括集气罩、纤维接收板、密闭罩、纤维细化管、一级引射器、二级引射器、高压静电发生器、三级引射器、挤出机、喷头、导流罩、带孔电极板、压气支管、加热器、压气总管、压力调节阀和压缩机，本发明一种静电纺丝用多级引射气流辅助细化装置，利用引射器工作时在吸入室内产生的负压气流，控制纤维运动轨迹，定向收集纤维，利用引射器出口的高速气流甚至是超音速气流对纤维进行拉伸细化。在细化过程中，纤维表面的温度能够得到很好的控制，纤维与气流的速度差逐级增加，防止纤维与气流速度差过大而断裂。该装置可以实现静电纺丝超细纳米纤维的制备，且收集的纳米纤维质地紧密，形状容易控制。

Description

一种静电纺丝用多级引射气流辅助细化装置
技术领域
本发明涉及一种静电纺丝用多级引射气流辅助细化装置，属静电纺丝领域。
背景技术
纳米纤维具有孔隙率高、比表面积大、表面能和活性高等特点，广泛应用于医学、环保、航空等领域。纳米纤维的细化一直是科研工作者孜孜不倦的追求目标。影响纤维直径的主要因素包括原料的粘度、电压强度、纤维接收距离等，但其对纤维细化的效果远不及高速气流显著。
高速气流辅助细化是利用高速气流与纤维变形之间存在速度差，高速气流对纤维表面产生牵引作用力，从而达到细化纤维的目的。气流与纤维变形之间速度差越大，牵引作用力越大，纤维细化效果越明显。现已有一系列的采用正压气流辅助细化纤维的装置，如：专利气流辅助混合静电纺丝装置(CN103205818A)公布了气流喷射头为多孔喇叭状的外置高压气流辅助细化装置；专利一种内外高速气流辅助的溶液微分静电纺丝装置(CN103924308A)公布了在中心和外围布置有高压气流通道的纺丝喷头。正压气流细化纤维效果明显，但需在开放的环境中进行，存在气流方向、速度、温度难以控制，气流速度衰减快，拉伸不充分；纤维运动轨迹杂乱无序，无法进行收集并二次细化；纤维表面凝固较快，无法充分细化的问题。
因此针对这一问题，提出了一种静电纺丝用多级引射气流辅助细化装置，利用引射器工作时在吸入室内产生的负压气流，控制纤维运动轨迹，定向收集纤维，利用引射器出口的高速气流甚至是超音速气流对纤维进行多次分级拉伸，可以实现静电纺丝制备超细纳米纤维。
发明内容
本发明以制备超细纳米纤维为目的，基于引射器的工作原理，提出利用引射器工作时在吸入室内产生的负压气流，控制纤维运动轨迹，定向收集纤维，利用引射器出口的高速气流甚至是超音速气流对纤维进行多次分级拉伸细化，整个细化过程在封闭的管道中进行，可以很好的控制细化过程的温度场及流场。
本发明一种静电纺丝用多级引射气流辅助细化装置，包括：包括集气罩、纤维接收板、密闭罩、纤维细化管、一级引射器、二级引射器、高压静电发生器、三级引射器、挤出机、喷头、导流罩、带孔电极板、压气支管、加热器、压气总管、压力调节阀和压缩机，纤维细化管从上端至下端通过螺纹依次安装导流罩、一级引射器、二级引射器和三级引射器，纤维细化管下端出口依次安装纤维收集板、集气罩，纤维收集板上固定有密闭罩，集气罩和压缩机入口相连，压缩机出口的送气管上安装有加热器，压气总管分为三个压气支管，分别与一级引射器、二级引射器、三级引射器相连，每个压气支管上均安装压力控制器，带孔电极板穿过纤维细化管，位于一级引射器和二级引射器之间，喷头与挤出机和静电发射器相连，安装在导流罩上方。
本发明一种静电纺丝用多级引射气流辅助细化装置，其中气流对纤维的细化在封闭的管道中进行，管道外包覆保温层，气流的温度能够得到很好的控制；管道内气流的速度不仅不会衰减，而且随着射流级数的增加而增加，增长了气流对纤维细化的作用时间，避免了气流与纤维速度差过大，纤维断裂的问题。纤维细化管可设计为一直管道，或者纤维细化管为螺旋管道，利用纤维在螺旋管中产生的离心力，进一步实现自我细化。纤维细化管的两端为直管道，中部为螺旋管道，螺旋管道与直管道平滑过渡。纤维细化管上安装有多级引射器，第一级引射器安装在直管道上，下级引射器吸入量大于上级引射器产生的总气量。
本发明一种静电纺丝用多级引射气流辅助细化装置，其中引射器的高压空气入口后布置有一次气流分布器、阻尼流道、二次气流分布腔，保证射流在圆周的均匀分布，防止纤维在周向速度差的影响下而相互缠绕打结。引射器的射流缝隙出口有导流块，引导高压高温气体沿轴向射流，防止径向射流对纤维的横向剪切而断裂。
本发明一种静电纺丝用多级引射气流辅助细化装置，其中引射器的射流源为高温高压气体，气流通过射流缝隙时在中部的吸入室内形成高负压区，吸入气流，实现对纤维运动轨迹的控制，与此同时射流器出口的高速气流或超音速气流对纤维进行细化。其中第一级引射器能顺利将纤维吸入导流罩，下级引射器吸入量大于上级引射器产生的总气量。
本发明一种静电纺丝用多级引射气流辅助细化装置，其中纤维接收板上有均匀分布的孔，在收集纤维的同时，气流穿过纤维接收板上的孔，实现高温气体回收。
本发明一种静电纺丝用多级引射气流辅助细化装置，其中密闭罩为槽型结构，倒扣安装在纤维接收板上，防止外界的冷空气进入集气罩，保证了系统高负压性，减少了能量的损失。
本发明一种静电纺丝用多级引射气流辅助细化装置，其中集气罩为喇叭状或金字塔状，集气罩与压缩机入口相连，保证了系统的负压性，实现了热空气的回收利用。
本发明一种静电纺丝用多级引射气流辅助细化装置，其中压缩机出口安装有加热器，可以根据材料的性质，调整热气体的温度。
本发明一种静电纺丝用多级引射气流辅助细化装置，其中每一支压气支管上均安装有压力控制器，能独立调节每一级引射器的射流压力。
本发明一种静电纺丝用多级引射气流辅助细化装置，利用引射器工作时在吸入室内产生的负压气流，控制纤维运动轨迹，定向收集纤维，利用引射器出口的高速气流甚至是超音速气流对纤维进行拉伸细化。在细化过程中，纤维表面的温度能够得到很好的控制，纤维与气流的速度差逐级增加，防止纤维与气流速度差过大而断裂。该装置可以实现静电纺丝超细纳米纤维的制备，且收集的纳米纤维质地紧密，形状容易控制。
附图说明
图1是本发明一种静电纺丝用多级引射气流辅助细化装置示意图；
图2是图1所示的引射器剖面示意图；
图3是图2所示的引射器侧视半剖面示意图；
图4是图1所示的纤维接收板示意图。
图中：1-集气罩；2-纤维接收板；3-密闭罩；4-纤维细化管；5-三级引射器；6-二级引射器；7-高压静电发生器；8-一级引射器；9-挤出机；10-喷头；11-导流罩；12-带孔电极板；13-压气支管；14-加热器；15-压气总管；16-压力调节阀；17-压缩机；5.1-吸入室；5.2-导流块；5.3-射流缝隙；5.4-高压空气入口；5.5-一次气流分布管；5.6-阻尼流道；5.7-二次气流分布腔。
具体实施方式
本发明提出一种静电纺丝用多级引射气流辅助细化装置。如图1～3所示，该装置包括集气罩1、纤维接收板2、密闭罩3、纤维细化管4、一级引射器8、二级引射器6、高压静电发生器7、三级引射器5、挤出机9、喷头10、导流罩11、带孔电极板12、压气支管13、加热器14、压气总管15、压力调节阀16和压缩机17。纤维细化管4为纤维增强的塑料管，能耐受热气流的温度和压力，纤维细化管4从上端至下端通过螺纹依次安装导流罩11、一级引射器8、二级引射器6、三级引射器5，纤维细化管4下端出口依次安装纤维收集板2、和集气罩1，纤维收集板2上固定有密闭罩3，集气罩1和压缩机17入口相连，压缩机17出口的送气管上安装有加热器14，压气总管15分为三个压气支管13，分别与一级引射器8、二级引射器6、三级引射器5相连，每个压气支管13上均安装压力控制器16，带孔电极板12穿过纤维细化管4，位于一级引射器5和二级引射器6之间，喷头10与挤出机9和静电发射器7相连，安装在导流罩11上方。
一级引射器8、二级引射器6和三级引射器5的结构相同，如图2和图3所示，三个射流器都包括吸入室5.1、导流块5.2、射流缝隙5.3、高压空气入口5.4、一次气流分布管5.5、阻尼流道5.6和二次气流分布腔5.7。吸入室5.1位于引射器的中部，呈渐缩圆柱状，高压空气入口5.4后布置有一次气流均布管5.5，阻尼流道5.6和二次气流分布腔5.7保证射流在圆周的均匀分布；射流缝隙5.3前有导流块5.2，引导高温高压气流朝引射器轴向射流。
纤维接收板上有均匀分布的孔，如图4所示。
为防止对电场产生干扰，导流罩11、一级引射器8和纤维细化管4采用非导体材料。
如图1所示，纤维细化过程如下：静电发生器7在喷头10和带孔电极板12之间形成高压电场，高分子熔体/溶液在电场作用下从喷头10喷射出，一级引射器8在高温高压空气的射流作用下，在导流罩11入口处形成负压场，将纤维吸入纤维细化管4内。纤维经过导流器11进入一级引射器8被第一次细化，然后进入螺旋管道，在离心力作用下进行自我拉伸。在二级射流器6产生的负压作用下，纤维顺利进入二级射流器6，二级射流器的气流速度大于一级射流器的气流速度，对纤维进行第二次细化，二级射流器的高温气流还可以将表面已经凝固的纤维再次软化，然后纤维进入三级射流器5中细化，三级射流器5的速度高于二级射流器6的速度，纤维最后沉积在纤维收集板2上。从纤维细化管4中喷出的高温空气，在压缩机17的负压吸力下，经过集气罩1，进入压缩机17进行压缩，然后经过加热器14，压气总管15，压气支管13，压力调节阀16进入引射器中。

Claims (6)

1.一种静电纺丝用多级引射气流辅助细化装置，其特征在于：包括集气罩、纤维接收板、密闭罩、纤维细化管、一级引射器、二级引射器、高压静电发生器、三级引射器、挤出机、喷头、导流罩、带孔电极板、压气支管、加热器、压气总管、压力调节阀和压缩机，纤维细化管从上端至下端通过螺纹依次安装导流罩、一级引射器、二级引射器和三级引射器，纤维细化管下端出口依次安装纤维收集板、集气罩，纤维收集板上固定有密闭罩，集气罩和压缩机入口相连，压缩机出口的送气管上安装有加热器，压气总管分为三个压气支管，分别与一级引射器、二级引射器、三级引射器相连，每个压气支管上均安装压力调节阀，带孔电极板穿过纤维细化管，位于一级引射器和二级引射器之间，喷头与挤出机和静电发射器相连，安装在导流罩上方；纤维细化管的管道外包覆保温层，纤维细化管为螺旋管道；一级引射器、二级引射器和三级引射器的结构相同，三个射流器都包括吸入室、导流块、射流缝隙、高压空气入口、一次气流分布管、阻尼流道和二次气流分布腔，吸入室位于引射器的中部，呈渐缩圆柱状，高压空气入口后布置有一次气流均布管，阻尼流道和二次气流分布腔保证射流在圆周的均匀分布；射流缝隙前有导流块，引导高温高压气流朝引射器轴向射流；一级引射器、二级引射器和三级引射器的射流源为高温高压气体。
2.根据权利要求1所述的一种静电纺丝用多级引射气流辅助细化装置，其特征在于：纤维接收板上有均匀分布的孔。
3.根据权利要求1所述的一种静电纺丝用多级引射气流辅助细化装置，其特征在于：密闭罩为槽型结构，倒扣安装在纤维接收板上。
4.根据权利要求1所述的一种静电纺丝用多级引射气流辅助细化装置，其特征在于：集气罩为喇叭状或金字塔状，集气罩与压缩机入口相连。
5.根据权利要求1所述的一种静电纺丝用多级引射气流辅助细化装置，其特征在于：压缩机出口安装有加热器。
6.根据权利要求1所述的一种静电纺丝用多级引射气流辅助细化装置，其特征在于：导流罩、一级引射器和纤维细化管采用非导体材料。
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Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111864272B (zh) * 2020-06-09 2022-04-26 江苏大学 一种高安全性高体积能量密度准固态锂离子电池及其制造方法
CN113913954B (zh) * 2021-10-12 2022-11-01 中原工学院 一种基于溶液雾化和静电-气流接替牵伸的极细纳米纤维制备装置及方法
CN114197062B (zh) * 2022-01-10 2024-04-23 北京化工大学 熔体微分静电纺丝预取向长丝连续制备装置
CN114808232B (zh) * 2022-04-29 2023-03-28 杭州惠丰化纤有限公司 一种cey生产用平牵机及其使用方法
CN114713390A (zh) * 2022-05-07 2022-07-08 江苏大学 一种气体辅助雾化喷嘴及其喷雾器
CN116695266B (zh) * 2023-08-09 2023-11-17 江苏新视界先进功能纤维创新中心有限公司 气流牵伸系统、包含该气流牵伸系统的装置及应用

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6013223A (en) * 1998-05-28 2000-01-11 Biax-Fiberfilm Corporation Process and apparatus for producing non-woven webs of strong filaments
US6138456A (en) * 1999-06-07 2000-10-31 The George Washington University Pressure exchanging ejector and methods of use
CN103628150B (zh) * 2013-12-05 2015-09-09 厦门大学 一种多喷头静电纺丝装置
CN103924308A (zh) * 2014-05-03 2014-07-16 北京化工大学 一种内外高速气流辅助的溶液微分静电纺丝装置
CN104862786B (zh) * 2015-05-11 2017-05-10 北京化工大学 一种熔体微分静电纺丝装置
JP6718254B2 (ja) * 2016-02-25 2020-07-08 国立大学法人信州大学 極細繊維製造装置および極細繊維製造方法
CN207452309U (zh) * 2017-11-24 2018-06-05 北京化工大学 一种静电纺丝用多级引射气流辅助细化装置

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