CN203782285U - 一种微纳米纤维离心纺丝装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种微纳米纤维离心纺丝装置，是一种离心湿法纺丝装置，包括支架、驱动部件、储液池、凝固池和供料部件，特别适用于纺丝溶液表面张力大，且难以采用静电纺丝法和离心干法纺丝法制备微纳米纤维的高聚物纺丝。此外，本实用新型装置结构简单，操作简便，纺丝效率高，有利于实现工业化生产，纺丝产品可应用于环境治理、吸附与分离和医疗卫生。

Description

一种微纳米纤维离心纺丝装置

技术领域

本实用新型属于微纳米纤维材料制备及纺丝技术领域，具体涉及一种微纳米纤维离心纺丝装置。

背景技术

随着微米纳米技术研究的不断升温，微纳米纤维的应用越来越广泛，当前制备微纳米纤维膜的方法有模板法、自组装法、相分离法、熔喷法、静电纺丝法。其中静电纺丝法是研究最为广泛的微纳米纤维制备方法，但其溶液静电纺丝法的效率低，特别是用富含功能基团的强极性粘稠高分子溶液制备微纳米纤维非常困难，如壳聚糖、聚乙烯亚胺、聚乙烯胺等，因为这类高分子中存在大量的胺基，极性很强，其溶液的表面能很高，粘性很大，静电纺丝对其的纯纺加工非常困难。

聚乙烯胺(PVAm)和聚乙烯胺(PEI)是一种直链状、多氨基的水溶性新型反应性高分子材料，其胺基活性很高,PVAm及其衍生物在纺织、医药、石油和建筑等行业用作絮凝剂、保水剂、上胶剂和增强剂等。近年来，在高新技术领域，如基因治疗、膜分离、催化剂和生物医学领域也得到了很好的应用。该材料在世界范围内也属于一种刚刚兴起的新型材料，主要以膜的形式应用于CO₂气体的选择性分离，比如中国专利申请号CN201210556448（一种聚乙烯胺复合膜及其制备方法和应用），中国专利申请号CN201210083475（以小分子胺改性聚乙烯胺制备的分离CO₂复合膜及制备），中国专利申请号CN200910069314(用于分离酸性气体的强化聚乙烯胺固定载体复合膜及其制备方法)等。由于无法采用静电纺丝法制备聚乙烯胺和聚乙烯亚胺纳米纤维，故暂时未有聚乙烯胺和聚乙烯亚胺微纳米纤维的报道。

而作为新兴的微纳米纤维制备方法的离心纺丝法，设备简单，不需要可提供很高静电场的电源，离心纺丝法的产量每分钟每孔可达3g，效率高，制备的纤维细度可达300nm，纤维直径比较均匀，纤维排列更加规整；应用范围广，适用于可熔融的金属、无机物和高分子，还适用于以富含功能基团、强极性、粘稠的高分子溶液进行微纳米纤维的制备，如聚乙烯亚胺、聚乙烯胺溶液等。

现有的离心纺丝法专利有美国专利Centrifugal spinning device(3696904)、Method and apparatus making superfine fibers(US20080050304A1)等，中国专利半连续纺丝机每锭多离心缸及其控制结构(00245222.7)、一种新型半连续纺丝工艺ZL200610020587.8、熔体溶液离心纺丝制备非织造物的装置（CN101220544A）、水平盘式旋转离心纺丝法（CN102373513A）、可纺丝溶液的离心纺丝法（CN1177385A）、可纺丝溶液的离心纺丝法及制成的纤维制品和该制品用途（CN1064091C）、一种微分分流离心纺丝法制备纳米纤维的装置（CN103305947A）等。但现有的离心纺丝法都是熔融离心纺丝法或离心干法纺丝法，尚未有离心湿法纺丝法的相关报道。

发明内容

本实用新型的目的在于克服现有技术的不足，提供一种微纳米纤维离心纺丝装置。

本实用新型的上述目的通过如下技术方案予以实现：

一种微纳米纤维离心纺丝装置，包括支架、驱动部件、储液池、凝固池和供料部件；所述驱动部件与储液池连接，带动储液池旋转，所述储液池设于凝固池内部；储液池的上部与供料部件连接，储液池的侧壁下部开设有若干个纺丝孔。

优选地，所述纺丝孔的孔径为0.2 mm~3.0 mm，控制孔径的大小协同控制旋转速度，可以有效控制纺丝的粗细。

优选地，所述驱动部件包括马达和马达旋转轴，马达的转速均匀，易于控制，从而有利于控制纺丝的粗细均匀程度。

所述马达与速度控制模块和速度传感器连接，通过速度传感器和速度控制模块控制马达的旋转速度。

优选地，所述马达的旋转速度为5000 rpm~12000 rpm。更优选地，所述马达的旋转速度为6000rpm~8000 rpm。最优选地，所述马达的旋转速度为7000rpm。

优选地，所述储液池设有轴心空管，轴心空管的上端与供料部件连接，下端开设有进液微孔，供料部件通过轴心空管及轴心空管下端进液微孔将纺丝液缓慢补充到储液池中。

优选地，所述供料部件由注射泵和注射器组成，注射泵推动注射器将纺丝溶液注入储液池中。

更优选地，所述注射泵为间歇式注射泵或连续式注射泵，有利于将纺丝溶液连续、均匀地注入储液池中。

优选地，所述储液池为圆柱储液池，圆柱状有利于均匀旋转，提高纺丝效果。

优选地，所述凝固池为环形凝固池，利于纺丝的凝固沉降。

本实用新型的储液池设于凝固池的内部，驱动部件带动储液池在竖直方向上高速旋转，利用旋转产生的离心力克服纺丝溶液的表面张力，将纺丝溶液从纺丝孔中甩出并拉伸成纳米细流，沉降在储液池外部，装有凝固液的凝固池中凝固成微纳米纤维。

本实用新型具有如下有益效果：

本实用新型公开一种微纳米纤维离心纺丝装置，是一种离心湿法纺丝装置，特别适用于纺丝溶液表面张力大，且难以采用静电纺丝法和离心干法纺丝法制备微纳米纤维的高聚物纺丝。此外，本实用新型装置结构简单，操作简便，纺丝效率高，有利于实现工业化生产，纺丝产品可应用于环境治理、吸附与分离和医疗卫生。

附图说明

图1为本实用新型结构示意图；

其中1为支架、2为马达、3为马达旋转轴、4为圆柱储液池、5为环形凝固池、6为纺丝孔、7为轴心空管、8为进液微孔、9为连续式注射泵、10为注射器、11为速度控制模块、12为速度传感器；

图2为本实用新型微纳米纤维离心纺丝装置制得的微纳米纤维电镜图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本实用新型作进一步的解释说明，但具体实施例并不对本实用新型作任何限定。除非特别说明，实施例中所涉及的试剂、方法均为本领域常用的试剂和方法。

一种微纳米纤维离心纺丝装置，结果如图1所示，包括支架1、马达2、马达旋转轴3、圆柱储液池4、环形凝固池5和供料部件；所述马达2固定于支架1中部，通过马达旋转轴3与圆柱储液池4连接，所述环形凝固池5设于圆柱储液池4外部；圆柱储液池4的上部与供料部件连接，圆柱储液池4的侧壁下部开设有若干个纺丝孔6，所述纺丝孔6的孔径为0.8 mm。

所述圆柱储液池4设有轴心空管7，轴心空管7上端与供料部件连接，下端开设有进液微孔8，供料部件通过轴心空管7及轴心空管7下端进液微孔8将纺丝液缓慢补充到圆柱储液池4中。所述供料部件由连续式注射泵9和注射器10组成，连续式注射泵9推动注射器10将纺丝溶液注入圆柱储液池4中。

所述马达2与速度控制模块11和速度传感器12连接，通过速度传感器12和速度控制模块11控制马达2的旋转速度，所述马达的转速为7000 rpm。

采用本实用新型装置制得的聚乙烯胺微纳米纤维进行扫描电镜检测，结果如图2所示，从图中可以看出微纳米纤维产品的直径约为200 nm，粗细均匀。

纺丝结束后，微纳米纤维在凝固池底部堆叠成网状，如果直接加入交联剂交联可进一步制得微纳米纤维膜。

Claims (10)

1.一种微纳米纤维离心纺丝装置，其特征在于，包括支架、驱动部件、储液池、凝固池和供料部件；所述驱动部件与储液池连接，带动储液池旋转，所述储液池设于凝固池内部；储液池的上部与供料部件连接，储液池的侧壁下部开设有若干个纺丝孔。

2. 根据权利要求1所述微纳米纤维离心纺丝装置，其特征在于，所述纺丝孔的孔径为0.2 mm~3 mm。

3. 根据权利要求1所述微纳米纤维离心纺丝装置，其特征在于，所述驱动部件包括马达和马达旋转轴。

4. 根据权利要求3所述微纳米纤维离心纺丝装置，其特征在于，所述马达与速度控制模块和速度传感器连接，通过速度传感器和速度控制模块控制马达的旋转速度。

5. 根据权利要求4所述微纳米纤维离心纺丝装置，其特征在于，所述马达的旋转速度为5000 rpm~12000 rpm。

6. 根据权利要求5所述微纳米纤维离心纺丝装置，其特征在于，所述马达的旋转速度为6000 rpm~8000 rpm。

7. 根据权利要求1所述微纳米纤维离心纺丝装置，其特征在于，所述储液池设有轴心空管，轴心空管的上端与供料部件连接，下端开设有进液微孔，供料部件通过轴心空管及轴心空管下端进液微孔将纺丝液补充到储液池中。

8. 根据权利要求1所述微纳米纤维离心纺丝装置，其特征在于，所述供料部件由注射泵和注射器组成。

9. 根据权利要求8所述微纳米纤维离心纺丝装置，其特征在于，所述注射泵为间歇式注射泵或连续式注射泵。

10. 根据权利要求1所述微纳米纤维离心纺丝装置，其特征在于，所述储液池为圆柱储液池；所述凝固池为环形凝固池。