本发明专利技术公开了一种无针头溶液气纺丝设备及其应用，其中，所述无针头溶液气纺丝设备包括供气单元、连续供液单元和收集单元，所述供气单元包括压缩气体提供装置和喷气装置，压缩气体提供装置和喷气装置通过管路相连，管路上设有减压阀；所述连续供液单元包括溶液槽、纺丝液输送装置和动力滚轴，溶液槽内设有支撑轴且溶液槽内盛装有纺丝液，支撑轴位于纺丝液的液面下方，动力滚轴设在溶液槽上方，动力滚轴和支撑轴通过纺丝液输送装置传动连接，并且喷气装置设在动力滚轴和支撑轴之间且喷气装置的喷气方向朝向纺丝液输送装置；所述收集单元设在喷气装置的下游。由此，该纺丝设备具有纺丝效率高，适用范围广，无堵针问题等优点。无堵针问题等优点。无堵针问题等优点。
【技术实现步骤摘要】
无针头溶液气纺丝设备及其应用
[0001]本专利技术属于纤维纺丝
，具体涉及一种无针头溶液气纺丝设备及其应用。
技术介绍
[0002]微纳米纤维是指直径为微米或纳米尺度而长度较大，具有一定长径比的线状材料。微纳米纤维由于其独特的物理化学性能，在各种新型功能材料中发挥了重要的作用。
[0003]目前，常用的制备微纳米纤维的方法包括湿法纺丝、熔喷纺丝、静电纺丝、溶液气纺丝、离心纺丝等。熔喷纺丝具有生产效率高的优点，是工业上广泛使用的纺丝方法。但熔喷纺丝制备的纤维直径较大，并且适用的纤维种类十分有限。静电纺丝是目前制备微纳米纤维较为简便的方法，具有适用范围广、操作简单等优点。然而，静电纺丝生产效率较低，并且通过喷丝口挤出溶液成丝，容易出现喷丝口堵塞的情况。因此，开发一种纺丝效率高，适用范围广，无堵针问题的纺丝装置很有必要。
技术实现思路
[0004]本专利技术旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本专利技术的一个目的在于提出一种无针头溶液气纺丝设备及其应用，该纺丝设备具有纺丝效率高，适用范围广，无堵针问题等优点。
[0005]在本专利技术的一个方面，本专利技术提出了一种无针头溶液气纺丝设备。根据本专利技术的实施例，所述无针头溶液气纺丝设备包括：
[0006]供气单元，所述供气单元包括压缩气体提供装置和喷气装置，所述压缩气体提供装置和所述喷气装置通过管路相连，所述管路上设有减压阀；
[0007]连续供液单元，所述连续供液单元包括溶液槽、纺丝液输送装置和动力滚轴，所述溶液槽内设有支撑轴且所述溶液槽内盛装有纺丝液，所述支撑轴位于所述纺丝液的液面下方，所述动力滚轴设在所述溶液槽上方，所述动力滚轴和所述支撑轴通过所述纺丝液输送装置传动连接，并且所述喷气装置设在所述动力滚轴和所述支撑轴之间且所述喷气装置的喷气方向朝向所述纺丝液输送装置；
[0008]收集单元，所述收集单元设在所述喷气装置的下游。
[0009]根据本专利技术实施例的无针头溶液气纺丝设备，通过开启压缩气体提供装置和减压阀，可以供给气体并对气体的压力和流速进行调节，随后气体以气流的形式从喷气装置喷出；同时，在动力滚轴和支撑轴的带动下，纺丝液输送装置实现卷对卷连续运动，不断地将溶液槽内盛装的纺丝液携带至喷气装置处，在高速气流的作用下，纺丝液输送装置上粘附的溶液被牵伸成为射流，并利用收集单元收集得到微纳米纤维。由此，本申请的无针头溶液气纺丝设备适用范围广，可用于生产各种有机、无机微纳米纤维及负载颗粒物的微纳米纤维材料，此外，相较于传统的静电纺丝生产效率较低，并且通过喷丝口挤出溶液成丝，容易出现喷丝口堵塞的情况，本申请的无针头溶液气纺丝设备生产效率高，具有优良的规模化生产前景，且无需使用喷丝头，规避了溶液堵针的问题，有利于工业化的推广。
[0010]另外，根据本专利技术上述实施例的无针头溶液气纺丝设备还可以具有如下附加的技术特征：
[0011]在本专利技术的一些实施例中，所述动力滚轴与所述支撑轴平行，并且所述纺丝液输送装置垂直水平面设置。由此，可以使纺丝液输送装置实现卷对卷运动，从而将溶液槽内的纺丝液由溶液槽携带至喷气装置处。
[0012]在本专利技术的一些实施例中，所述喷气装置的喷气方向垂直所述纺丝液输送装置。由此，喷气装置喷出的气流可以对纺丝液输送装置携带的溶液进行喷吹牵伸。
[0013]在本专利技术的一些实施例中，所述喷气装置为空心管或气刀。
[0014]在本专利技术的一些实施例中，所述纺丝液输送装置为单根线、多根线或网布。由此，可以通过纺丝液对材料的粘附将纺丝液从溶液槽输送至喷气装置处。
[0015]在本专利技术的一些实施例中，所述纺丝液输送装置为多根线，所述多根线间隔设在所述动力滚轴和所述支撑轴上，并且所述喷气装置为多个空心管或气刀，多个空心管或所述气刀位于所述多根线围成的空间内部，所述多个空心管的多个气孔的出气方向分别朝向所述多根线中的单根线，所述气刀的出气方向朝向所述多根线。由此，可以对多根线上粘附的纺丝液同时进行纺丝，进一步提高纺丝效率。
[0016]在本专利技术的一些实施例中，所述纺丝液输送装置为网布，所述喷气装置为气刀，所述气刀位于所述网布围成的空间内部，并且所述气刀的出气方向垂直于所述网布。由此，可以对网布上粘附的纺丝液同时进行纺丝，从而可以进一步提高纺丝效率。
[0017]在本专利技术的一些实施例中，所述单根线和所述多根线的直径为0.1～0.5mm。由此，纺丝效率高，制得的微纳米纤维质量好。
[0018]在本专利技术的一些实施例中，所述网布的网格目数为10～800目。由此，纺丝效率高，制得的微纳米纤维质量好。
[0019]在本专利技术的一些实施例中，所述连续供液单元进一步包括从动滚轴，所述从动滚轴与所述动力滚轴配合以对所述纺丝液输送装置进行挤压。由此，一方面，通过挤压，可以增大摩擦力，有利于纺丝液输送装置进行传动；另一方面，可以使纺丝液输送装置按照既定的轨迹持续进行卷对卷运动。
[0020]在本专利技术的第二个方面，本专利技术提出了一种利用上述的无针头溶液气纺丝装置进行纺丝的方法。根据本专利技术的实施例，所述方法包括：
[0021](1)开启所述压缩气体提供装置和所述减压阀，以便使所述喷气装置喷出气流；
[0022](2)在所述动力滚轴和所述支撑轴的带动下，所述纺丝液输送装置将所述溶液槽内盛装的纺丝液输送至所述喷气装置处，所述气流对所述纺丝液输送装置携带的溶液进行喷吹牵伸，并利用所述收集单元收集得到微纳米纤维。
[0023]根据本专利技术实施例的利用上述的无针头溶液气纺丝装置进行纺丝的方法，通过开启压缩气体提供装置和减压阀，可以供给气体并对气体的压力和流速进行调节，随后气体以气流的形式从喷气装置喷出；同时，在动力滚轴和支撑轴的带动下，纺丝液输送装置实现卷对卷连续运动，不断地将溶液槽内盛装的纺丝液携带至喷气装置处，在高速气流的作用下，纺丝液输送装置上粘附的溶液被牵伸成为射流，利用收集单元收集得到微纳米纤维。由此，本申请的纺丝方法适用范围广，可用于生产各种有机、无机微纳米纤维及负载颗粒物的微纳米纤维材料，此外，相较于传统的静电纺丝生产效率较低，并且通过喷丝口挤出溶液成
丝，容易出现喷丝口堵塞的情况，本申请的纺丝方法生产效率高，具有优良的规模化生产前景，且由于纺丝装置无需使用喷丝头，规避了溶液堵针的问题，从而有利于工业化的推广。
[0024]另外，根据本专利技术上述实施例的利用上述的无针头溶液气纺丝装置进行纺丝的方法还可以具有如下附加的技术特征：
[0025]在本专利技术的一些实施例中，在步骤(2)中，所述纺丝液包括高分子溶液或者含有高分子和无机前驱体的混合溶液。
[0026]在本专利技术的一些实施例中，所述高分子溶液或者所述含有高分子和无机前驱体的混合溶液中的高分子材料包括聚乙烯醇、聚氧化乙烯、聚乙烯吡咯烷酮、聚乙烯醇缩丁醛、聚乙二醇、聚丙烯酸、聚丙烯酰胺、聚丙烯腈、聚偏二氟乙烯、聚苯乙烯、聚氨酯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚乳酸、聚己内酯、聚醚砜、聚酰亚胺、聚酰胺本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种无针头溶液气纺丝设备，其特征在于，包括：供气单元，所述供气单元包括压缩气体提供装置和喷气装置，所述压缩气体提供装置和所述喷气装置通过管路相连，所述管路上设有减压阀；连续供液单元，所述连续供液单元包括溶液槽、纺丝液输送装置和动力滚轴，所述溶液槽内设有支撑轴且所述溶液槽内盛装有纺丝液，所述支撑轴位于所述纺丝液的液面下方，所述动力滚轴设在所述溶液槽上方，所述动力滚轴和所述支撑轴通过所述纺丝液输送装置传动连接，并且所述喷气装置设在所述动力滚轴和所述支撑轴之间且所述喷气装置的喷气方向朝向所述纺丝液输送装置；收集单元，所述收集单元设在所述喷气装置的下游。2.根据权利要求1所述的无针头溶液气纺丝设备，其特征在于，所述动力滚轴与所述支撑轴平行，并且所述纺丝液输送装置垂直水平面设置。3.根据权利要求1或2所述的无针头溶液气纺丝设备，其特征在于，所述喷气装置的喷气方向垂直所述纺丝液输送装置。4.根据权利要求1所述的无针头溶液气纺丝装置，其特征在于，所述喷气装置为空心管或气刀。5.根据权利要求4所述的无针头溶液气纺丝装置，其特征在于，所述纺丝液输送装置为单根线、多根线或网布；任选地，所述纺丝液输送装置为多根线，所述多根线间隔设在所述动力滚轴和所述支撑轴上，并且所述喷气装置为多个空心管或气刀，所述多个空心管或所述气刀位于所述多根线围成的空间内部，所述多个空心管的多个气孔的出气方向分别朝向所述多根线中的单根线，所述气刀的出气方向朝向所述多根线；任选地，所述纺丝液输送装置为网布，所述喷气装置为气刀，所述气刀位于所述网布围成的空间内部，并且所述气刀的出气方向垂直于所述网布；任选地，所述单根线和所述多根线的直径为0.1～0.5mm；任选地，所述网布的网格目数为10～800目。6.根据权利要求1所述的无针头溶液纺丝装置，其特征在于，所述连续供液单元进一步包括从动滚轴，所述从动滚轴与所述动力滚轴配合以对所述纺丝液输送装置进行挤压。7.一种利用权利要求1～6中任一项所述的无针头溶液气纺丝装置进行纺丝的方法，其特征在于，包括：(1)开启所述压缩气体提供装置和所述减压阀，以便使所述喷气装置喷出气流；(2)在所述动力滚轴和所述支撑轴的带动下，所述纺丝液输送装置将所述溶液槽内盛装的纺丝液输送至所述喷气装置处，所述气流对所述纺丝液输送装置携带的溶液进行喷吹牵伸...
【专利技术属性】
技术研发人员：伍晖，李子威，
申请(专利权)人：清华大学，
类型：发明
国别省市：
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