CN202369688U - 离心式气流纳米纤维束的收集装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型属于旋转静电纺丝收集装置领域，特别是一种制备纳米纤维束的离心式气流纳米纤维束的收集装置，包括接收漏斗以及与其连通的输送管，其特征在：所述接收漏斗外设置有外漏斗，外漏斗与气体或液体的进口嘴连通，外漏斗下方设置有空心管，接收漏斗外壁与外漏斗内壁间构成的气体或液体缓冲区，输送管外壁与空心管内壁构成输送快速纳米纤维束动力的气环或液环；采用本实用新型可以得到无粘、均匀的纳米纤维，克服现有技术上存在的缺陷，采用本实用新型可以大规模地连续收集到电纺丝纳米纤维丝束。所得纳米纤维束具有一定的轴向取向，加工性能良好，可直接应用于纺织装饰、医药保健、航空航天、卫生健康等领域。
Description
技术领域
本实用新型属于旋转静电纺丝收集装置领域，特别是一种制备纳米纤维束的离心式气流纳米纤维束的收集装置。
背景技术
静电纺丝(电纺)是指聚合物溶液(或熔体)在高压电场的作用下形成纤维的过程，其核心是使带电荷的高分子溶液或熔体在静电场中流动与变形，然后经溶剂蒸发或熔体冷却而固化，于是得到纤维状物质，最终以无纺布的形式收集在接收装置上。它的一个重要特点就是制得的纤维直径可以在数10 nm到数100 nm之间，电纺可以直接制成超细纤维，这些纤维的特点是具有很大的比表面积和很小的孔径。电纺制备的聚合物纳米纤维具有非常广泛的应用前景，如用作无机纳米纤维中间体、复合材料中的增强纤维、分离膜材料、化学和生化传感器、药物传输和医药复合物、伤口敷裹材料以及分子纳米电子器件等。
虽然纳米纤维的应用领域非常巨大，但到目前为止，由于接收装置的限制而导致能够获取的纳米纤维绝大多数是无纺形式的，不能进行有效的收集和织造，使其应用领域受到了很大的限制，仅少量可以用在过滤材料、膜材料、医药药物辅料和卫生支持材料等方面得到实际应用。
现有的平板、转鼓等接收装置的接收面积有限，且所接收的纳米纤维膜容易贴在接收装置的壁面，容易出现接收的纳米纤维厚度不均匀，干燥不透彻等现象。虽然平板接收装置可进一步采用移动或皮带传动装置，但纳米纤维仍出现粘连或不均匀现象。
因此，只有纳米纤维形成具有一定强力的连续性取向的干燥的无粘连的纳米纤维束，才可以实现真正的产业化应用，发挥出纳米纤维在装饰、服饰、衣料等纺织品和其它产业方面巨大的应用。近年来，很多不同的方法和技术的静电纺丝收集装置被不断提出和报道，例如狭缝收集、辅助外场或磁场收集、框架收集、旋转圆锥、圆盘、圆筒等现代收集装置得以出现，但是纳米纤维的如何从其收集装置上如何取下、成丝及其如何应用于产业化又成为新的研究难题。如专利申请号为200620047769.X，申请日为2006-11-14，名称为“一种新型电纺丝纳米纤维束气流加捻收集装置”的实用新型专利，公开的一种新型电纺丝纳米纤维束气流加捻收集装置，它包括涡流管、进风口、输出罗拉、输出胶辊、槽筒、筒子、金属环、风机，该实用新型具有可以高速度大规模地收集电纺丝纳米纤维丝束。但是上述专利文件存在的问题在于：静电纺丝中，难以避免溶剂挥发完毕，导致接收装置所收集的纳米纤维容易重新溶解，使纳米纤维之间和纳米纤维与接收器之间发生粘结。
发明内容
为了克服现有的收集装置存在的无法很好解决纳米纤维从其上取下、成丝的问题，特提供一种高效率、低成本地收集到由纳米纤维构成的高强度而且质量均匀的纳米纤维束的旋转收集装置。
其技术方案如下：
一种离心式气流纳米纤维束的收集装置，包括接收漏斗以及与其连通的输送管，其特征在：所述接收漏斗外设置有外漏斗，外漏斗与气体或液体的进口嘴连通，外漏斗下方设置有空心管，接收漏斗外壁与外漏斗内壁间构成的气体或液体缓冲区，输送管外壁与空心管内壁构成输送快速纳米纤维束动力的气环或液环。
所述进料嘴内径为1-10mm。
所述接收漏斗开口角度α为0-60°。
接收漏斗宽口内径为30-1000mm，接收漏斗外壁和外漏斗内壁间宽度为2-20mm。
所述输送管内径为1-10mm，输送管厚度为0.01-5mm，高度为0-100mm。
所述空心管内径为2-20mm，高度为1-100mm，空心管厚度为0.1-5mm。
所述纺丝接收漏斗的旋转速度介于0-100,000rpm之间。
本实用新型的优点在于：
采用本实用新型可以得到无粘、均匀的纳米纤维，克服现有技术上存在的缺陷，如平板收集装置和旋转收集装置所得纳米纤维的厚度不均匀，溶剂挥发不完全，出现沾板、带静电等现象，解决现有纺丝设备的收集装置难以满足超细纤维产业化生产的要求。采用本实用新型可以大规模地连续收集到电纺丝纳米纤维丝束。所得纳米纤维束具有一定的轴向取向，加工性能良好，可直接应用于纺织装饰、医药保健、航空航天、卫生健康等领域。
附图说明
图1为本实用新型的结构示意图。
图2为静电纺丝结构原理图。
图3为图1收集装置的上截面示意图。
图4为图1收集装置的下截面示意图。
附件中的标号说明： 1-接收漏斗， 2-进口嘴， 3-外漏斗， 4-输送管， 5-空心管，6-溶液，7-高压电源，8-喷丝头，9-压缩气源，10-流量调节装置，11-温度调节装置，12-旋转电机。
具体实施方式
离心式气流纳米纤维束的收集装置，包括接收漏斗以及与其连通的输送管，其特征在：所述接收漏斗外设置有外漏斗，外漏斗与气体或液体的进口嘴连通，所用的气体或液体是压缩过的，那样可以快速的流动，本处可以改为气体或液体的进口嘴，外漏斗下方设置有空心管，接收漏斗外壁与外漏斗内壁间构成的气体或液体缓冲区，本区主要作用是作为流体的缓冲区，以便形成均匀的流速，以免影响纳米纤维的接收，输送管外壁与空心管内壁构成输送快速纳米纤维束动力的气环或液环。进料嘴内径为1-10mm。接收漏斗开口角度α为0-60°。接收漏斗宽口内径为30-1000mm，接收漏斗外壁和外漏斗内壁间宽度为2-20mm。输送管内径为1-10mm，输送管厚度为0.01-5mm，高度为0-100mm。空心管内径为2-20mm，高度为1-100mm，空心管厚度为0.1-5mm。
本装置可以通过直接空心管套或螺纹钮在旋转的带有空心固定件结构的旋转电机上，本装置可以旋转，可以更好的收集到更均匀的纳米纤维。输送管和空心管长度可以变化。
本装置原理图见图2，聚合物溶液或熔体从聚合物溶液中流出，通过高压电源施加高压电的喷丝头，喷射体在高压电场中飞行，在飞行的同时进行溶剂的挥发和溶液的分裂，溶液中的聚合物的被拉伸成纳米纤维沉积在离心式气流纳米纤维束的收集装置的内壁上，内壁内的纳米纤维通过施加在进口嘴的气流产生向下的拉力，促使纳米纤维从输送管拉出成束，最后通过转绕装置成线。气体从压缩气源开始，逐步通过流量调节装置、温度调节装置进入到离心式气流纳米纤维束的收集装置中。
上述液体含纺丝凝固浴，如无机溶剂：水，乙酸溶液、硫酸溶液等，有机溶剂：丙酮、二甲基亚砜、N,N-二甲基乙酰胺、N,N-二甲基甲酰胺、氯化-1-甲基-3-乙基咪唑、氯化-1-丁基-3-甲基咪唑、N-甲基吗啉-N-氧化物、氯化-1-烯丙基-3-甲基咪唑、氯化1-(2-羟乙基)-3-甲基咪唑、3-甲基-N-丁基氯代吡啶、苄基二甲基十四烷基氯化铵等。
上述的气体为空气、氮气、二氧化碳、氩气或氦气等中的一种或多种，且可被加热或冷却。
上述接收装置采用不锈钢、陶瓷、玻璃或塑料（如聚四氟乙烯、聚偏氟乙烯、聚酯、聚醚砜、聚砜、聚氯乙烯、聚丙烯）等防腐蚀、防磨损材料。
实施例1
下面结合附图和实施案例对本实用新型进一步说明，如图1所示， 采用本实施例收集装置，先将丙烯腈-丙烯酸共聚物[P(AN-co-AA) ]10g于90gN N-二甲基甲酰胺(DMF)溶剂中，在室温下用磁力搅拌器搅拌1h成均匀溶液，静置30min后，采用注射器吸取适量溶液在静电纺丝装置上进行静电纺丝，所加电压为20kV，喷头与接收漏斗1间的距离为15cm，接收装置的进口嘴流速3.0L/min的60℃的氮气，接收漏斗1的宽口内径为30mm，开口角度为30°，接收漏斗1和外漏斗3间的宽度为5mm，输送管4的内径为10mm，内壁厚度为5mm，高度为100mm，空心管5的内径为2mm，高度为1mm，空心管厚度为5mm，旋转速度为0rmp。将收集到的纳米纤维置于真空袋中保存，采用扫描电镜可观察得到纳米纤维束中的纤维直径均一、干燥，经测量所得纳米纤维的平均直径为180nm。
实施例2：
采用本实施例收集装置，先将聚酯酰亚胺聚合物(PEI)20g于80g苯酚/二氯乙烷溶剂中，在室温下用磁力搅拌器搅拌10h成均匀溶液，静置30min后，采用注射器吸取适量溶液在气流-静电纺丝装置上进行静电纺丝，所加电压为20kV，喷头与接收漏斗1间的距离为20cm，接收装置的进口嘴2采用60℃的氮气，其流速为10.0L/min，接收漏斗1的宽口内径为1000mm，开口角度为60°，接收漏斗1和外漏斗3间的宽度为2mm，输送管4的内径为2mm，内壁厚度为0.1mm，高度为0mm，空心管5的内径为10mm，高度为100mm，空心管厚度为0.1mm，旋转速度3000rmp。将收集到的纳米纤维置于真空袋中保存，采用扫描电镜可观察得到纳米纤维束中的纤维直径均一、干燥，经测量所得纳米纤维的平均直径为293nm。
实施例3：
采用本实施例收集装置，先将聚丙烯腈(PVA)8g于92g水溶剂中，在室温下用磁力搅拌器搅拌1h成均匀溶液，静置30min后，采用注射器吸取适量溶液在静电纺丝装置上进行静电丝，所加电压为15kV，喷头与接收漏斗1间的距离为15cm，接收装置的进口嘴用流速5.0L/min的60℃的空气，接收漏斗1的开口宽度为200mm，开口角度为0°，接收漏斗1和外漏斗3间的宽度为20mm，输送管4的内径为1mm，内壁厚度为0.01mm，高度为50mm，空心管5的内径为20mm，高度为50mm，空心管厚度为3mm，旋转速度100,000rmp。将收集到的纳米纤维置于真空袋中保存，采用扫描电镜可观察得到纳米纤维束中的纤维直径均一、干燥，经测量所得纳米纤维的直径为100nm。
Claims (6)
1.一种离心式气流纳米纤维束的收集装置，包括接收漏斗（1）以及与其连通的输送管（4），其特征在：所述接收漏斗（1）外设置有外漏斗（3），外漏斗（3）与气体或液体的进口嘴（2）连通，外漏斗（3）下方设置有空心管（5），接收漏斗（1）外壁与外漏斗（3）内壁间构成的气体或液体缓冲区，输送管（4）外壁与空心管（5）内壁构成输送快速纳米纤维束动力的气环或液环。
2.根据权利要求1所述的离心式气流纳米纤维束的收集装置，其特征在于：所述进料嘴内径为1-10mm。
3.根据权利要求1所述的离心式气流纳米纤维束的收集装置，其特征在于：所述接收漏斗（1）开口角度α为0-60°。
4.根据权利要求1所述的离心式气流纳米纤维束的收集装置，其特征在于：接收漏斗（1）宽口内径为30-1000mm，接收漏斗（1）外壁和外漏斗（3）内壁间宽度为2-20mm。
5.根据权利要求1所述的离心式气流纳米纤维束的收集装置，其特征在于：所述输送管（4）内径为1-10mm，输送管（4）厚度为0.01-5mm，高度为0-100mm。
6.根据权利要求1所述的离心式气流纳米纤维束的收集装置，其特征在于：所述空心管（5）内径为2-20mm，高度为1-100mm，空心管（5）厚度为0.1-5mm。
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Cited By (6)
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|---|---|---|---|---|
| CN104178830A (zh) * | 2014-08-13 | 2014-12-03 | 杭州大铭光电复合材料研究院有限公司 | 离心静电纺纳米纤维的连续收集装置 |
| CN104831370A (zh) * | 2015-05-22 | 2015-08-12 | 厦门大学 | 螺旋气流辅助静电纺丝装置 |
| CN104831434A (zh) * | 2015-05-05 | 2015-08-12 | 东华大学 | 剪切式牵伸静电纺直纺微米纱装置、方法及用途 |
| CN104831433A (zh) * | 2015-05-05 | 2015-08-12 | 东华大学 | 导电溶液的剪切式牵伸静电纺直纺微米纱装置、方法及用途 |
| CN108625014A (zh) * | 2018-05-08 | 2018-10-09 | 深圳市中盛丽达科技有限公司 | 一种双组分微纳米纤维纱线及纺纱装置 |
| CN110219060A (zh) * | 2019-06-26 | 2019-09-10 | 广东工业大学 | 一种离心静电纺丝装置 |
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Cited By (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN104178830A (zh) * | 2014-08-13 | 2014-12-03 | 杭州大铭光电复合材料研究院有限公司 | 离心静电纺纳米纤维的连续收集装置 |
| CN104831434A (zh) * | 2015-05-05 | 2015-08-12 | 东华大学 | 剪切式牵伸静电纺直纺微米纱装置、方法及用途 |
| CN104831433A (zh) * | 2015-05-05 | 2015-08-12 | 东华大学 | 导电溶液的剪切式牵伸静电纺直纺微米纱装置、方法及用途 |
| CN104831434B (zh) * | 2015-05-05 | 2017-04-26 | 东华大学 | 剪切式牵伸静电纺直纺微米纱装置、方法及用途 |
| CN104831433B (zh) * | 2015-05-05 | 2017-04-26 | 东华大学 | 导电溶液的剪切式牵伸静电纺直纺微米纱装置、方法及用途 |
| CN104831370A (zh) * | 2015-05-22 | 2015-08-12 | 厦门大学 | 螺旋气流辅助静电纺丝装置 |
| CN104831370B (zh) * | 2015-05-22 | 2017-04-05 | 厦门大学 | 螺旋气流辅助静电纺丝装置 |
| CN108625014A (zh) * | 2018-05-08 | 2018-10-09 | 深圳市中盛丽达科技有限公司 | 一种双组分微纳米纤维纱线及纺纱装置 |
| CN108625014B (zh) * | 2018-05-08 | 2021-03-12 | 三明中盛新材料科技有限公司 | 一种双组分微纳米纤维纱线及纺纱装置 |
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