[發明專利]一種納米粒子/高分子材料復合超細纖維制備裝置

有效

• 申請號: 200910135625.8
• 申請日: 2009-04-23
• 公開（公告）號: CN101871131A
• 公開（公告）日: 2010-10-27
• 發明（設計）人: 陳芳
• 申請（專利權）人: 廊坊高山電子科技有限公司
• 主分類號: D01D5/00
• 分類號: D01D5/00;D01D13/00;D01D13/02
• 代理公司: 暫無信息
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技術領域：

本發明涉及一種復合纖維制備裝置，具體涉及一種納米粒子/高分子材料復合超細纖維制備裝置。

背景技術：

亞微米、納米尺度的納米粒子/高分子材料復合纖維在生物醫學、能源、電介材料等領域有著廣泛的應用前景。由于納米粒子具有高比表面積，容易自發團聚形成集聚體；因此，亞微米、納米尺度的納米粒子/高分子材料纖維的制備需要同時解決高分子材料中納米粒子分散和超細纖維拉制兩個難題。

ZL200410010886.4給出了一種制備金屬納米粒子/高分子納米纖維的方法；該方法以可溶性金屬鹽、高分子材料、還原劑、表面活性劑、溶劑為原料，采用原位復合法，在高分子溶液中用還原劑還原金屬鹽使之成為分散于高分子溶液的金屬粒子，然后調節溶液的濃度進行電紡絲，形成含有有序排列金屬粒子的高分子納米纖維。但這種方法只適合于能通過原位復合法制備納米粒子/高分子溶液體系的材料。

因此，通過機械/物理方法直接分散納米粒子，制備納米粒子/高分子材料復合超細纖維的裝置對推動納米粒子/高分子材料復合超細纖維的研究與應用有著重要意義。

發明內容：

本發明需要解決的技術問題是公開一種納米粒子/高分子材料復合超細纖維制備裝置。該裝置包括：

1.氣體-粉體混合子系統該子系統由氣源(1)、粒子混合管(2)、納米粒子流化室(3)組成；所述氣源(1)可以是高壓氣瓶，也可以是氣體壓縮機與儲氣罐組成的供氣系統。

2.粒子遷移子系統該子系統由氣室(4)、粘液泵(5)、氣體-粉體射流噴嘴(6)、液室(7)和上升管(8)組成；

所述上升管(8)采用絕緣材料制成；

所述上升管(8)由穩定段(801)和變徑段(802)組成，變徑段(802)的特征在于內腔內徑多次交替擴張-收縮-擴張變化；

3.粒子分散與纖維拉制子系統該子系統由高壓發生器(9)、位于上升管頂部的噴嘴(10)、敞口液室(11)、接收傳送帶(12)和接地極(18)組成；

所述位于上升管頂部的噴嘴(10)采用金屬材料制成；

所述敞口液室(11)中的儲液高度要高于噴嘴(10)的頂部。

該裝置制備納米粒子/高分子材料超細纖維的具體過程如下：

1.氣體-粉體混合來自氣源(1)的壓縮氣體一部分從納米粒子流化室(3)底部噴入，使納米粒子流化室(3)中的納米粒子集聚體流化；來自氣源(1)的另一部分壓縮氣體進入粒子混合管(2)形成高速氣流，當氣流經過粒子混合管(2)的內徑擴徑處(201)時，會形成一個負壓區；由于納米粒子流化室(3)的頂部開口位于這一負壓區，納米粒子流化室(3)內經過流化的納米粒子集聚體會在壓差驅動下進入粒子混合管(2)，與高速氣流混合，形成氣體-粉體射流流向氣體-粉體射流噴嘴(6)；氣室(4)用于穩定氣體-粉體射流壓強。

2.粒子遷移高分子材料經粘液泵(5)加壓進入液室(7)穩定后，由上升管入口(803)進入上升管穩定段(801)形成穩定上升流；氣體-粉體射流噴嘴(6)開口于上升管穩定段內腔，氣體-粉體射流經氣體-粉體射流噴嘴(6)進入上升管穩定段內的高分子材料上升流中，形成內含納米粒子集聚體的微氣泡；上升流攜帶微氣泡進入上升管變徑段(802)，由于上升管變徑段內腔內徑多次交替擴張-收縮-擴張，高分子材料在上升管變徑段被多次交替壓縮-拉伸-壓縮；高分子材料被壓縮或拉伸時，高分子材料內會產生拉伸流動(15)，拉伸流動會導致高分子材料相對氣泡壁(14)的滑移，從而引起氣泡內產生渦流(13)；氣泡內氣體渦流(13)攜帶懸浮在氣泡內的納米粒子集聚體做環流運動，由于納米粒子集聚體的密度大于氣體密度，納米粒子集聚體會在慣性作用下遷移到起泡壁及氣泡壁周圍的高分子材料中。