鳞片式气泡纺丝装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了鳞片式气泡纺丝装置及方法，该纺丝装置包括：供液单元；供气单元；发泡单元；接收单元。本发明专利技术一方面采用贯通主管和支管的气流场替代高压电源形成的静电场，制备过程更加简单、安全，实现绿色生产，符合环保理念，同时在内部气流场的压力下，能够始终保持喷射口畅通，避免堵塞，有效提升制备效率；另一方面实现在制备纳米纤维膜和纳米纤维管之间灵活切换，制备功能丰富，有效提高纺丝装置的实用性。实用性。实用性。

【技术实现步骤摘要】
鳞片式气泡纺丝装置及方法


[0001]本专利技术属于纺丝
，具体涉及一种鳞片式气泡纺丝装置，同时本专利技术还涉及一种气泡纺丝方法。

技术介绍

[0002]纳米纤维在过滤、个体防护、传感器、催化剂、军事、航天航空等领域广泛应用。在纳米纤维的制备中，由于静电纺丝制备方法操作简单，且制备出的纤维具有质量轻、透气性好、比表面积大等优点，因此，静电纺丝法是目前制备纳米级纤维最常用的方式。
[0003]传统的纳米纤维静电纺丝装置主要包括注射器、高压电源、接收器，其中通过盛有纺丝液的注射器喷出射流，射流在高压电场中被拉伸细化为纳米纤维丝，最后由集收器卷收纳米纤维丝。
[0004]然而，在实际制备过程中，存在以下缺陷：
[0005]1、在制备过程中需要在注射器的喷射口处保持高压电场，存在一定的安全隐患，且能耗高，不利于环保理念的实施；
[0006]2、受溶液溶度、粘性等性能影响，纺丝时注射器针头易堵塞，需要人工经常清理，影响制备效率；
[0007]3、只能制备单一形式的纳米纤维，例如，同一纺丝装置只能纺出纳米纤维膜或者只能纺出纳米纤维管。

技术实现思路

[0008]本专利技术所要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种全新的鳞片式气泡纺丝装置。
[0009]同时，本专利技术还提供一种气泡纺丝方法。
[0010]为解决上述技术问题，本专利技术采取的技术方案如下：
[0011]一种鳞片式气泡纺丝装置，其包括：供液单元，其包括储液池、供液管路；供气单元，其包括气泵、供气管路；发泡单元，其包括水平架盘、设置在架盘上且均能够上下翻转运动的多个发泡鳞片、用于控制多个发泡鳞片翻转角度的控制器，其中多个发泡鳞片自内向外划分多层，每一层的多个发泡鳞片呈环状分布；每个发泡鳞片内设有与供液管路和供气管路相连通的主管、与主管相连通的多个支管，每个发泡鳞片上还形成有与主管相连通的进口、与多个支管一一对应连通的多个喷射口，纺丝液和气流自进口沿着主管分散进入各个支管，其中气流形成贯通主管和支管的气流场并在纺丝液中形成气泡，在气泡受气流场拉伸破裂下，多个喷射口分别形成有纺丝液射流，且多个发泡鳞片所喷射的多个射流构成喷射区；接收单元，其包括接收平板和接收管，其中接收平板平行设置在架盘的上方；接收管转动连接在架盘上并位于最内层多个发泡鳞片所构成的环内，随着多个发泡鳞片上下翻转运动，喷射区在接收平板底面和接收管周向表面之间移动，以分别形成纳米纤维膜和纳米纤维管。
[0012]优选地，每一层的多个发泡鳞片呈圆周阵列分布；和/或，发泡鳞片的数量自内向外逐层增加设置，原则上，每一层在最大限度填满圆周的条件下取最大数量的发泡鳞片。在此，有利于制备的纳米纤维膜和纳米纤维管的壁厚均匀。
[0013]优选地，每个发泡鳞片在主管长度方向上弯曲设置；和/或，每个发泡鳞片相对架盘的翻转角度为0
°
～90
°
。在此，通过单个发泡鳞片的弯曲设计，在完成或暂时停止纺丝时可以有效避免纺丝液回流。
[0014]优选地，每个发泡鳞片包括第一分体和第二分体，其中第一分体呈三角形并通过枢轴转动连接在架盘上，第二分体呈扇形，进口位于第一分体上远离第二分体的顶角处，多个喷射口沿着第二分体的弧形边缘间隔分布。
[0015]优选地，主管沿着自身长度方向划分为多级，其中主管的内径自进口沿着自身长度方向逐级变窄设置；每一级主管上至少连接有两根主管。在此，类似于叶脉状设计，有利于纺丝液在主管和各个支管中流动的流畅性；同时，能够保持各个射流的独立性，减少相互影响，提升纺丝质量，此外，通过逐级变窄的主管内径，能够逐级增加主管内纺丝液的输送压强。
[0016]具体的，每一级主管上所连接的支管关于主管的中心线对称设置。
[0017]优选地，架盘设置在储液池的上方，且在竖直方向的正投影中，架盘覆盖储液池。在此，起到遮盖储液池的作用，在大批量制备时能明显降低纺丝液溶剂蒸发造成的损失，节约原材料。
[0018]优选地，供气管路位于供液管路的内部，且同步向主管供应纺丝液和气流。在此，有利于气流在纺丝液中快速形成均匀的气泡。
[0019]优选地，接收平板、接收管、多个发泡鳞片所构成的环形三者的中心线重合。
[0020]本专利技术的另一种技术方案是，一种气泡纺丝方法，其采用上述的鳞片式气泡纺丝装置，且包括如下步骤：
[0021]S1、制备纳米纤维膜
[0022]a)通过控制器控制多个发泡鳞片的翻转角度，使得喷射区位于接收平板的底面；
[0023]b)通过供液管路和供气管路向主管供应纺丝液和气流，气流在纺丝液中形成气泡并与纺丝液分散进入各个支管，其中经过气流场拉伸，气泡破裂并使得每个支管中的纺丝液自喷射口喷出形成射流，射流喷向接收平板底面并形成纳米纤维膜；
[0024]S2、制备纳米纤维管
[0025]通过控制器控制多个发泡鳞片的翻转角度，使得喷射区位于接收管的周向表面；然后，保持接收管持续转动，最后重复S1中b)步骤，以在接收管的周向表面形成纳米纤维管。
[0026]由于以上技术方案的实施，本专利技术与现有技术相比具有如下优点：
[0027]现有技术的纳米纤维静电纺丝装置存在因高压电场带来的安全隐患、能耗高、注射器针头易堵塞、制备产品单一的缺陷，而本专利技术的气泡纺丝装置进行整体全新设计巧妙地解决了现有结构的各种不足。采取该装置，通过调节发泡鳞片的角度，使之所形成的喷射区移动至接收平板或者接收管上，再由供气管路和供液管路向主管内供应形成气泡的纺丝液并分散进入各个支管，在气泡破裂下，多个喷射口分别形成有纺丝液射流，以在接收平板或者接收管上形成纳米纤维膜或者纳米纤维管，因此，与现有的结构相比，本专利技术一方面采
用贯通主管和支管的气流场替代高压电源形成的静电场，制备过程更加简单、安全，实现绿色生产，符合环保理念，同时在内部气流场的压力下，能够始终保持喷射口畅通，避免堵塞，有效提升制备效率；另一方面实现在制备纳米纤维膜和纳米纤维管之间灵活切换，制备功能丰富，有效提高纺丝装置的实用性。
附图说明
[0028]图1为本专利技术鳞片式气泡纺丝装置的主视示意图(制备纳米纤维膜)；
[0029]图2为本专利技术鳞片式气泡纺丝装置的主视示意图(制备纳米纤维管)；
[0030]图3为图1中发泡单元的俯视示意图；
[0031]图4为图3中单个发泡鳞片的结构放大示意图；
[0032]图5为图4中A
‑
A向剖视示意图；
[0033]其中：1、供液单元；10、储液池；11、供液管路；12、输液泵；
[0034]2、供气单元；20、供气管路；21、气泵；
[0035]3、发泡单元；30、架盘；31、发泡鳞片；g0、主管；g1、支管；311、第一分体；k1、进口；312、第二分体；k2、喷射口；
[0036]4、接收单元；40、接收平板；41、接收管。
具体实施方式
[003本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种鳞片式气泡纺丝装置，其特征在于，其包括：供液单元，其包括储液池、供液管路；供气单元，其包括气泵、供气管路；发泡单元，其包括水平架盘、设置在所述架盘上且均能够上下翻转运动的多个发泡鳞片、用于控制所述多个发泡鳞片翻转角度的控制器，其中所述多个发泡鳞片自内向外划分多层，每一层的多个所述发泡鳞片呈环状分布；每个所述发泡鳞片内设有与所述供液管路和所述供气管路相连通的主管、与所述主管相连通的多个支管，每个所述发泡鳞片上还形成有与所述主管相连通的进口、与所述多个支管一一对应连通的多个喷射口，纺丝液和气流自所述进口沿着所述主管分散进入各个所述支管，其中所述气流形成贯通所述主管和支管的气流场并在所述纺丝液中形成气泡，在所述气泡受所述气流场拉伸破裂下，所述多个喷射口分别形成有纺丝液射流，且所述多个发泡鳞片所喷射的多个所述射流构成喷射区；接收单元，其包括接收平板和接收管，其中所述接收平板平行设置在所述架盘的上方；所述接收管转动连接在所述架盘上并位于最内层多个所述发泡鳞片所构成的环内，随着所述多个发泡鳞片上下翻转运动，所述喷射区在所述接收平板底面和所述接收管周向表面之间移动，以分别形成纳米纤维膜和纳米纤维管。2.根据权利要求1所述的鳞片式气泡纺丝装置，其特征在于：每一层的多个所述发泡鳞片呈圆周阵列分布；和/或，所述发泡鳞片的数量自内向外逐层增加设置。3.根据权利要求1所述的鳞片式气泡纺丝装置，其特征在于：每个所述发泡鳞片在所述主管长度方向上弯曲设置；和/或，每个所述发泡鳞片相对所述架盘的翻转角度为0
°
～90
°
。4.根据权利要求1所述的鳞片式气泡纺丝装置，其特征在于：每个所述发泡鳞片包括第一分体和第二分体，其中所述第一分体呈三角形并通过枢轴转动连...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘福娟，常雅雯，
申请(专利权)人：苏州大学，
类型：发明
国别省市：