CN203728972U - 一种熔融核-壳微纳米纤维制备装置 - Google Patents

Abstract

一种熔融核-壳微纳米纤维制备装置，涉及一种微纳纤维制备装置。设有外层料斗、后端安装套、外层熔融腔、内层熔融腔加热器、接线端子、温度传感器、外层熔融腔喷嘴、内层熔融腔喷嘴、收集板、高压直流电源、保护罩、喷嘴加热器、内层熔融腔、外层熔融腔加热器、调节旋钮、调节螺杆、调节齿轮和内层料斗。外层熔融腔体内和内层熔融腔体内可分别通入不同材料，采用内外同时加热的方式给两种不同材料进行加热，采用分段加热方式排除气泡，有利于使熔体受热均匀、避免气泡产生，促进均匀光滑纤维的快速喷射制造。可调节内层熔融腔体相对于外层熔融腔体喷嘴的高度位置，据此来控制内层熔融体与外层熔融体的包裹程度，最终实现内外纤维直径比的控制。

Description

一种熔融核-壳微纳米纤维制备装置

技术领域

本实用新型涉及一种微纳纤维制备装置，尤其是涉及一种熔融核-壳微纳米纤维制备装置。

背景技术

中空微/纳米纤维膜在催化、应用流体学、纯化、分离、气体存储、能量转换、药物缓释、传感和环境保护等方面有着巨大的应用前景。与平板膜相比较，中空纤维膜无需支撑体、填充密度高、使用简单等特点，已经成为了膜技术研究发展的一个重要方向。就制造技术而言，主要用三种方法即溶液纺丝法、熔融纺丝-拉伸法和热致相分离法等。减小纤维膜中组成纤维的直径，提高纤维膜的面积，是增强中空纤维膜过滤效果的重要手段，也是中空纤维膜应用推广的研究热点。溶液法制备方法使用大量溶剂，所制得的力学性能差，且溶剂废液（约占溶剂的80%）需要进行循环处理容易造成环境污染，限制了溶液法制备方法。熔融纺丝改善了溶液制造方法的不足，主要有熔融纺丝-拉伸和热致相分离两种方法。

现在又有了静电纺丝法，静电纺丝法是利用外加高压电场拉伸溶液发生变形产生射流喷射，静电纺丝射流来源于喷头下方的泰勒锥锥尖，射流直径小且不受控喷头处喷嘴的内径，可以制得微小直径的微纳纤维。静电纺丝喷射设备简单方法，直径小、材料适用性强，已成为当前制备纳米纤维的主要方法之一，并被认为是最有可能实现工业化生产纳米纤维的技术。静电纺丝技术为微纳纤维的快速、低成本制造提供了良好的技术途径。结合静电纺丝优点，开发微纳中空纤维制造技术，也已经成为了中空纤维膜的推广应用提供了一种新的研究手段[2]。同轴静电纺丝法已被证明可广泛应用于多种无机中空纤维的制备，国内外多个研究小组对其机理及合成纤维可控性进行了研究。但是大部分同轴静电纺丝都是基于溶液电纺展开的，在溶液静电纺丝过程中，溶剂挥发之后不可避免的在纤维上留下微小孔洞甚至导致裂痕，直接影响到纤维的微观形貌，因此如中国专利CN103102067A所描述的那样，溶液静电纺丝比较适合制备表面较粗糙的纤维。熔融静电纺丝形成的纤维表面光滑，缺陷较少，相比之下更适合制备同轴核壳结构纤维这样对纤维形貌要求较高的微纳结构。

中国专利CN103361746A公开一种可制备核壳纤维的熔融静电纺丝装置，其中未提到核壳纤维的直径控制方式，内层纤维和外层纤维的直径比例无法调节。

发明内容

本实用新型的目的在于提供可稳定调节内层纤维和外层纤维直径比例的一种熔融核-壳微纳米纤维制备装置。

本实用新型设有外层料斗、后端安装套、外层熔融腔、内层熔融腔加热器、接线端子、温度传感器、外层熔融腔喷嘴、内层熔融腔喷嘴、收集板、高压直流电源、保护罩、喷嘴加热器、内层熔融腔、外层熔融腔加热器、调节旋钮、调节螺杆、调节齿轮和内层料斗；

高压直流电源的正极接线端与外层熔融腔体安装座通过导线连接，外层熔融腔处于高电位，高压直流电源的负极接线端与收集板电连接，收集板处于低电位；喷嘴加热器设于外层熔融腔体的喷嘴处的外壁，外层熔融腔体加热器和温度传感器设于外层熔融腔体的外壁，外层熔融腔体加热器和温度传感器通过各自导线与接线端子相连，外层熔融腔体后端与后端安装套连接，外层料斗的进料管和内层料斗的进料管分别与外层熔融腔体的内腔和内层熔融腔体的内腔连通，内层熔融腔体加热器设于内层熔融腔体的外壁，并且通过各自导线与接线端子相连，保护罩作为外壳，接线端子设于保护罩上，调节螺杆设于后端安装套上，调节齿轮与调节螺杆啮合，调节旋钮与调节螺杆相连，调节齿轮同时与设于内层料斗上的齿条啮合。

所述外层熔融腔体喷嘴与内层熔融腔体喷嘴安装座位于同一轴心线上，内层熔融腔体喷嘴与后端安装套上对应的安装孔之间过盈配合，必要时可进行密封处理。

所述外层熔融腔体后端与后端安装套的连接为过盈配合，必要时可进行密封处理。

所述内层熔融腔体加热器、喷嘴加热器和外层熔融腔体加热器均可采用电阻丝加热器，各加热器能够独立进行工作。

与现有技术比较，本实用新型具有如下优点：

本实用新型工作时，在喷嘴与收集板之间形成电场。内层熔融腔体与外层熔融腔体保持同轴。由内层熔融腔体挤出的熔融聚合物与从外层熔融腔体挤出的熔融聚合物在喷嘴处汇合，在电场力作用下共同形成射流，最终在收集板上沉积形成纤维。

外层熔融腔体内和内层熔融腔体内可分别通入不同材料，采用内外同时加热的方式给两种不同材料进行加热，采用分段加热方式排除气泡，有利于使熔体受热均匀、避免气泡产生，促进均匀光滑纤维的快速喷射制造。

可调节内层熔融腔体相对于外层熔融腔体喷嘴的高度位置，据此来控制内层熔融体与外层熔融体的包裹程度，最终实现内外纤维直径比的控制。

附图说明

图1为本实用新型实施例结构示意图。

图2为本实用新型实施例的部分结构示意图。

具体实施方式

参见图1和2，本实用新型实施例设有外层料斗1、后端安装套2、外层熔融腔体3、内层熔融腔体加热器4、接线端子5、温度传感器6、外层熔融腔体喷嘴7、内层熔融腔体喷嘴8、收集板9、高压直流电源10、保护罩11、喷嘴加热器12、内层熔融腔体13、外层熔融腔加热器14、调节旋钮15、调节螺杆16、调节齿轮17和内层料斗18。

高压直流电源10正极与外层熔融腔体3电连接，高压直流电源10负极与收集板9电连接，喷嘴加热器12设于外层熔融腔体3的喷嘴处的外壁，外层熔融腔体加热器14和温度传感器6设于外层熔融腔体3的外壁，外层熔融腔体加热器14和温度传感器6通过各自导线与接线端子5相连，外层熔融腔体3后端与后端安装套2过盈配合连接，外层料斗1的进料管和内层料斗18的进料管分别与外层熔融腔体3的内腔和内层熔融腔体13的内腔连通，内层熔融腔体加热器4设于内层熔融腔体13的外壁，并且通过各自导线与接线端子5相连，保护罩11作为外壳，接线端子5设于保护罩11上，内层熔融腔体调节装置设有旋钮15、调节螺杆16和调节齿轮17，调节螺杆16设于后端安装套2上，调节齿轮17与调节螺杆16啮合，调节旋钮15与调节螺杆16相连，调节齿轮17同时与设于内层料斗18上的齿条啮合。

所述外层熔融腔体喷嘴7与内层熔融腔体喷嘴8为同轴心线。所述内层熔融腔体加热器4、喷嘴加热器12和外层熔融腔体加热器14均为电阻丝加热器。

Claims (4)

1.一种核-壳微纳米纤维制备装置，其特征在于，设有外层料斗、后端安装套、外层熔融腔、内层熔融腔加热器、接线端子、温度传感器、外层熔融腔喷嘴、内层熔融腔喷嘴、收集板、高压直流电源、保护罩、喷嘴加热器、内层熔融腔、外层熔融腔加热器、调节旋钮、调节螺杆、调节齿轮和内层料斗； 

高压直流电源的正极接线端与外层熔融腔体安装座通过导线连接，外层熔融腔处于高电位，高压直流电源的负极接线端与收集板电连接，收集板处于低电位；喷嘴加热器设于外层熔融腔体的喷嘴处的外壁，外层熔融腔加热器和温度传感器设于外层熔融腔体的外壁，外层熔融体加热器和温度传感器通过各自导线与接线端子相连，外层熔融腔体后端与后端安装套连接，外层料斗的进料管和内层料斗的进料管分别与外层熔融腔体的内腔和内层熔融腔体的内腔连通，内层熔融腔加热器设于内层熔融腔体的外壁，并且通过各自导线与接线端子相连，保护罩作为外壳，接线端子设于保护罩上，调节螺杆设于后端安装套上，调节齿轮与调节螺杆啮合，调节旋钮与调节螺杆相连，调节齿轮同时与设于内层料斗上的齿条啮合。 

2.如权利要求1所述一种核-壳微纳米纤维制备装置，其特征在于，所述外层熔融腔喷嘴与内层熔融腔喷嘴为同轴心线。 

3.如权利要求1所述一种核-壳微纳米纤维制备装置，其特征在于，所述外层熔融腔后端与后端安装套为过盈配合连接。 

4.如权利要求1所述一种核-壳微纳米纤维制备装置，其特征在于，所述内层熔融腔加热器、喷嘴加热器和外层熔融腔加热器均采用电阻丝加热器。