CN205974756U - 一种基于气流多气泡法的复合纳米纤维制备机构 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开的一种基于气流多气泡法的复合纳米纤维制备机构，包括储液单元、高速气流发生装置及接收装置；储液单元包括两根储液管，每根储液管的上端和管壁下部均设有开口，每根储液管管壁上的开口通过导气管与发泡气泵连接，每个发泡气泵能使所连接的储液管内添加的纺丝液形成聚合物多气泡，每根储液管上端的开口能将聚合物多气泡输出；高温高速气流发生装置和接收装置靠近储液单元设置，高温高速气流发生装置连接热气流喷管，热气流喷管正对着接收装置，经高温高速气流发生装置处理后的气流由热气流喷管喷出，能对储液管输出的聚合物多气泡进行吹拉细化，使产物落在接收装置上。本实用新型的复合纳米纤维制备机构能一步法制备复合纳米纤维。
Description
技术领域
本实用新型属于纺织纤维制备装置技术领域，具体涉及一种基于气流多气泡法的复合纳米纤维制备机构。
背景技术
材料是人类文明进步的物质基础，材料的更新与进步更是促进了人类社会的发展。复合材料是指由两种或两种以上不同物理性质、化学性质的材料，以微观、细观或宏观等不同的结构尺度与层次，经复杂的空间组合而形成的一个材料系统。复合材料在性能与结构上能相互取长补短，并且其综合性能优于单一原材料，还附加了一些特殊功能。
在纺织材料领域，不同组分纤维材料的复合有许多种途径，它们能在不同的环节进行。例如：纤维材料的复合可以采用高聚物共聚改性，高聚物混合，复合纺丝，转杯纺等混纺、混纤和缠绕，交织、混编成型，甚至织物复合、纤维材料与各种基质材料复合等方法。不同材料、不同性能纤维的复合化，不仅能弥补单一组份纤维的缺陷，发挥复合纤维的组合优势，而且通过纤维的复合化，能开发出许多功能性纤维，如：具有包括芯鞘复合型、并列复合型以及具有镶嵌结构、中空微孔结构、不完全包芯结构等特殊结构的复合形式，使纺织纤维与面料具有单一材料无法表现出的新风格、新结构及特殊功能。
随着纳米科学与技术的飞速发展，纤维的超细化已经成为纺织革新的发展方向。而纳米纤维制品是纳米纺织的重要组成元素，因此如何开发新技术、创造新的纳米纺织品是研究者们在纳米纤维制造技术上不断追求的目标，而复合纳米纤维的制备是其中一个亟待解决的难题。
目前，常用的制备复合纳米纤维的装置主要有静电纺丝、熔喷法、吹液法或湿法纺丝等，但在实际应用中这些方法大多存在设备复杂、工艺繁琐、结构单一、流程长及产量低的缺点，而且纺丝时针头尺寸小，容易堵塞，另外纺丝溶液的性质对纺丝影响大，因此需要寻求新的制备复合纳米纤维的装置。
实用新型内容
本实用新型的目的在于提供一种基于气流多气泡法的复合纳米纤维制备机构，实现了一步法制备复合纳米纤维，整个机构在使用中具有高效稳定及快捷方便的优点。
本实用新型所采用的技术方案是，一种基于气流多气泡法的复合纳米纤维制备机构，包括有储液单元、高温高速气流发生装置及接收装置；储液单元，包括有竖直设置的两根储液管，每根储液管的上端和管壁下部均设置有开口，每根储液管管壁上的开口都通过导气管与一个发泡气泵连接，每个发泡气泵能使所连接的储液管内添加的纺丝液形成聚合物多气泡，每根储液管上端的开口用于将聚合物多气泡输出；高温高速气流发生装置和接收装置均靠近储液单元设置，高温高速气流发生装置连接热气流喷管，且热气流喷管的最终出气方向正对 着接收装置，经高温高速气流发生装置处理后的气流由热气流喷管喷出后，能对每根储液管输出的聚合物多气泡进行吹拉细化，并使产物飞落在接收装置上。
本实用新型的特点还在于：
在储液单元：两根储液管的设置结构为：呈同轴嵌套设置或并排设置。
两根储液管呈并排设置时，两根储液管之间的距离为1mm～100mm，两根储液管之间的高度差为0mm～20mm。
两根储液管呈同轴嵌套设置时，两根储液管之间的高度差为0mm～20mm。
储液管的横截面形状为圆形、矩形、三角形或梯形；
储液管的管径为0.1mm～200mm，且储液管的高度为1cm～50cm。
导气管上设置有气阀。
高温高速气流发生装置用于产生及储备气流，并且能根据实际需要对气流的温度和速度进行调节；高温高速气流发生装置连接一根热气流喷管，热气流喷管的出气口与储液单元内的每根储液管之间的距离为1mm～250mm，与接收装置之间的距离为1cm～150cm。
热气流喷管的出气口的形状为圆形、矩形、三角形或梯形多边形，且热气流喷管的出气口的面积为0.1cm2～100cm2。
接收装置为平板或滚筒形式的接收装置。
本实用新型的有益效果在于：
(1)本实用新型一种基于气流多气泡法的复合纳米纤维制备机 构，具有结构简单、操作方便及工艺流程短的优点，其利用高温高速气流直接对聚合物多气泡进行吹拉细化，实现了一步法制备出纳米纤维或复合纳米纤维。
(2)在利用本实用新型一种基于气流多气泡法的复合纳米纤维制备机构制备复合纳米纤维的过程中，气泡破裂时会产生许多射流，相对于传统的纺丝头挤压射流，不仅产量会大幅度提高，还避免了纺丝头易堵的缺点，也无需频繁更换和清洗喷丝孔。
(3)由于射流在气流不同的作用方式下会呈现弥散式碰撞以及多缠结现象，而本实用新型一种基于气流多气泡法的复合纳米纤维制备机构通过对射流复合过程的调控，能获得抱合、缠结、镶嵌及核壳等结构特殊、样式新颖的复合纳米纤维。
(4)本实用新型一种基于气流多气泡法的复合纳米纤维制备机构，通过改变气流的参数、作用方式和多气泡喷嘴的位置，能使具有不同类型与性能的聚合物以多种方式直接复合，仅一步法就能制备出形式多样的复合纳米纤维。
附图说明
图1是本实用新型一种基于气流多气泡法的复合纳米纤维制备机构的结构示意图。
图中，1.储液单元，2.高温高速气流发生装置，3.发泡气泵，4.热气流喷管，5.接收装置，6.导气管。
具体实施方式
下面结合附图及具体实施方式对本实用新型进行详细说明。
本实用新型一种基于气流多气泡法的复合纳米纤维制备机构，其结构如图1所示，包括有储液单元1、高温高速气流发生装置2及接收装置5；储液单元1，包括有竖直设置的两根储液管，每根储液管的上端和管壁下部均设置有开口，每根储液管管壁上的开口都通过导气管6与一个发泡气泵3连接，每个发泡气泵3能使所连接的储液管内添加的纺丝液形成聚合物多气泡，每根储液管上端的开口用于将聚合物多气泡输出；高温高速气流发生装置2和接收装置5均靠近储液单元设置，高温高速气流发生装置2连接热气流喷管4，且热气流喷管4的最终出气方向正对着接收装置5，经高温高速气流发生装置2处理后的气流由热气流喷管4喷出后，能对每根储液管输出的聚合物多气泡进行吹拉细化，并使产物飞落在接收装置5上。
在储液单元1内：两根储液管的设置结构为：呈同轴嵌套设置或并排设置。当两根储液管呈并排设置时，两根储液管之间的距离为1mm～100mm，两根储液管之间的高度差为0mm～20mm。当两根储液管呈同轴嵌套设置时，两根储液管之间的高度差为0mm～20mm(即两根储液管的高度可以相同也可以不同)。
另外，在储液单元1内，不同规格的储液管，其横截面形状可以相同，也可以不同。另外，不同规格的储液管中注入的纺丝液可以相同，也可以不同。
储液管的横截面形状为圆形、矩形、三角形、梯形或多边形；储液管的管径为0.1mm～200mm，且储液管的高度为1cm～50cm。
发泡气泵3用于为所连接的储液管提供气流，并调节发泡速率至 稳定状态，最终能在所连接的储液管中使纺丝液形成持续且稳定的聚合物多气泡。由于发泡气泵3设置的数目与储液单元1内储液管的设置数量相同，能一对一的为相应储液管提供气流并调节发泡速率。
为了方便控制，在导气管6上设置有气阀；另外，导气管6与储液管管壁上的开口连接，可以将该开口设置于储液管管壁上靠近下部处，与底端的距离为3mm，便于有效利用接近储液管底部的纺丝液。
高温高速气流发生装置2用于产生及储备气流，并且能根据实际需要对气流的温度和速度进行调节；高温高速气流发生装置2的出口与热气流喷管4连接，所产生输出的气流温度为10℃～400℃，气流速度为5m/s～300m/s。
高温高速气流发生装置2连接一根热气流喷管4，该根热气流喷管4的出气口与储液单元1内的每根储液管之间的距离为1mm～250mm，与接收装置5之间的距离为1cm～150cm。
热气流喷管4的出气口的形状为圆形、矩形、三角形、梯形或多边形，且热气流喷管4的出气口的面积为0.1cm2～100cm2。
接收装置5为平板、滚筒或其他形式的接收装置，接收装置5上可以有网眼，也可以无网眼。
利用本实用新型一种基于气流多气泡法的复合纳米纤维制备机构可以制备纳米纤维或复合纳米纤维；
制备普通纳米纤维的方法：先将同一种纺丝液分别注入到储液单元1中的两根储液管中，将两根储液管各通过导气管6与一个发泡气泵3连接，启动发泡气泵3后，两根储液管内的纺丝液形成稳定持续 地聚合物多气泡，并通过两根储液管上端的开口输出；与此同时，开启高温高速气流发生装置2，高温高速气流发生装置2内能产生温度为10℃～400℃、流速为5m/s～300m/s的气流，且该气流能通过热气流喷管4喷射出来；经热气流喷管4喷射出来的气流能将两根储液管上端输出的稳定持续地聚合物多气泡吹拉细化；最终使产物飞落在接收装置5上，在接收装置5上形成纳米纤维。
制备复合纳米纤维的方法：将两种不同的纺丝液分别注入到两根的储液管中，将两根储液管各通过导气管6与一个发泡气泵3连接，启动发泡气泵3，在每根储液管内，纺丝液均能形成稳定持续地聚合物多气泡，并能通过每根储液管上端的开口输出；开启高温高速气流发生装置2，高温高速气流发生装置2内能产生温度为10℃～400℃、流速为5m/s～300m/s的气流，且该气流能通过至少一根热气流喷管4喷射出来；由热气流喷管4喷射出来的气流能将不同储液管上端输出的稳定持续地聚合物多气泡吹拉细化；最终产物飞落在接收装置5上，在接收装置5上形成复合纳米纤维。
本实用新型一种基于气流多气泡法的复合纳米纤维制备机构，其根据气泡表面张力小、气泡破裂会产生大量射流碎片的原理以及气流在加工速度、生产成本和环境保护与清洁的独特优势，利用一定温度、速度的气流通过克服多组储液管中聚合物溶液生成的气泡薄膜的表面张力，使多组气泡被拉伸破裂，且其碎片射流之间相互抱合、碰撞与缠结，并在气流作用下被进一步拉伸细化，形成复合纳米纤维的技术。
Claims (9)
1.一种基于气流多气泡法的复合纳米纤维制备机构，其特征在于，包括有储液单元(1)、高温高速气流发生装置(2)及接收装置(5)；
所述储液单元(1)，包括有竖直设置的两根储液管，每根储液管的上端和管壁下部均设置有开口，每根储液管管壁上的开口都通过导气管(6)与一个发泡气泵(3)连接，每个发泡气泵(3)能使所连接的储液管内添加的纺丝液形成聚合物多气泡，每根储液管上端的开口用于将聚合物多气泡输出；
所述高温高速气流发生装置(2)和接收装置(5)均靠近储液单元设置，所述高温高速气流发生装置(2)连接热气流喷管(4)，且热气流喷管(4)的最终出气方向正对着接收装置(5)，经高温高速气流发生装置(2)处理后的气流由热气流喷管(4)喷出后，能对每根储液管输出的聚合物多气泡进行吹拉细化，并使产物飞落在接收装置(5)上。
2.根据权利要求1所述的一种基于气流多气泡法的复合纳米纤维制备机构，其特征在于，在所述储液单元(1)：所述两根储液管的设置结构为：呈同轴嵌套设置或并排设置。
3.根据权利要求2所述的一种基于气流多气泡法的复合纳米纤维制备机构，其特征在于，所述两根储液管呈并排设置时，所述两根储液管之间的距离为1mm～100mm，所述两根储液管之间的高度差为0mm～20mm。
4.根据权利要求2所述的一种基于气流多气泡法的复合纳米纤维制备机构，其特征在于，所述两根储液管呈同轴嵌套设置时，所述两根储液管之间的高度差为0mm～20mm。
5.根据权利要求1～4中任意一项所述的一种基于气流多气泡法的复合纳米纤维制备机构，其特征在于，所述储液管的横截面形状为圆形、矩形、三角形或梯形；所述储液管的管径为0.1mm～200mm，且储液管的高度为1cm～50cm。
6.根据权利要求1所述的一种基于气流多气泡法的复合纳米纤维制备机构，其特征在于，所述导气管(6)上设置有气阀。
7.根据权利要求1所述的一种基于气流多气泡法的复合纳米纤维制备机构，其特征在于，所述高温高速气流发生装置(2)用于产生及储备气流，并且能根据实际需要对气流的温度和速度进行调节；
所述高温高速气流发生装置(2)连接一根热气流喷管(4)，所述热气流喷管(4)的出气口与储液单元(1)内的每根储液管之间的距离为1mm～250mm，与所述接收装置(5)之间的距离为1cm～150cm。
8.根据权利要求1或7所述的一种基于气流多气泡法的复合纳米纤维制备机构，其特征在于，所述热气流喷管(4)的出气口的形状为圆形、矩形、三角形或梯形多边形，且所述热气流喷管(4)的出气口的面积为0.1cm2～100cm2。
9.根据权利要求1或7所述的一种基于气流多气泡法的复合纳米纤维制备机构，其特征在于，所述接收装置(5)为平板或滚筒形式的接收装置。
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2016
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