[實用新型]一種微分分流離心紡絲法制備納米纖維的裝置

有效

• 申請號: 201320239931.8
• 申請日: 2013-05-07
• 公開（公告）號: CN203295674U
• 公開（公告）日: 2013-11-20
• 發明（設計）人: 楊衛民;談述戰;李好義;王德禧;吳昌政;于水;鐘祥烽;劉毅;陳宏波;周厚強;謝同維;丁玉梅
• 申請（專利權）人: 青島中科昊泰新材料科技有限公司;北京化工大學
• 主分類號: D01D13/00
• 分類號: D01D13/00;D01D5/18
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本實用新型涉及一種利用微分分流離心紡絲法制備納米纖維的裝置，屬于紡絲成型領域。?

背景技術

隨著納米技術的快速發展，對于批量制備納米纖維的裝置及工藝的需求愈來愈迫切，應用研究越來越繁榮。研究者提出了模板法、自組裝法、相分離法、靜電紡絲法等幾種納米纖維制備的方法和工藝，其中靜電紡絲法由于其簡易的設備和制備工藝備受關注，并逐漸發展出了批量化設備，但是溶液靜電紡絲法的效率及纖維強度仍有待提高，熔體靜電紡絲批量化技術仍處于發展和完善階段，而其他方法處于實驗室水平，批量化制備較難。?

近期人們又將目光轉向了傳統的離心紡絲技術，即將某些聚合物熔體借助高速旋轉的裝置所產生的離心力和剪切力由細孔甩出而成纖的方法。早在1972年，美國專利“Centrifugal?spinning?device”(專利號3696904)就提出了以離心方式制造纖維的方法；1986年歐洲專利EP-A-168817指出在離心紡絲中，離心作為充當壓力泵的作用，物料熔體被擠壓通過孔洞，形成纖維；在此之后美國、歐洲有大量專利對離心紡絲方法進行了改進描述，美國專利2008年“Method?of?producing?carbon?nanomaterials?and?centrifugal?melt?spinning?apparatus”(US20080050304a1)提出了利用離心方法制備納米級碳纖維的構想；中國科學院長春應化所專利“熔體溶液離心紡絲制備非織造物的裝置”（20071030660.2）提出一種利用帶孔環的隔片，引導出多根絲的離心紡絲技術；2012年中國專利公開了水平盤式旋轉離心紡絲法（CN102373513A），提出通過旋轉盤離心作用，鋪展于盤面的熔體膜逐漸變薄直至破裂，最終變成細絲冷凝成纖維，這些專利大部分提出的裝置及工藝只能制備出微米級纖維，水平盤式紡絲裝置熔體破裂具有隨機性，可控性差，熔體膜厚不易控制。?

近期美國專利“Method?and?apparatus?making?superfine?fibers”(20090280325A1)提出一系列制備超細纖維的離心紡絲設備，并通過專利US20090280207?A1、US20090269429?A1、US20090232920?A1描述了裝置所用噴絲頭的結構和使用方式，提出的噴頭都是通過多個微孔實現紡絲的量化，微孔加工和安裝都有一定的復雜性。基于上述專利及配套噴頭的系列專利的提出，Rieter?OFT公司與德國一家研究所共同開發了一種稱為“Forcespinning^TM”的離心紡絲裝置，并通過文章“Electrospinning?to?forcespinning”對其裝置和工藝進行了描述。目前離心紡絲設備的產量每分鐘每孔可達1g，效率已經很可觀，制備的纖維細度在300nm左右，纖維分布較窄。?

盡管如此，上述提出的噴頭都是通過多個微孔實現紡絲的量化和細化，水平盤式存在纖維粗細不均一、流體層較厚的問題，要進一步提高產量獲得更細的纖維，必須通過更多更細的微孔加工和更快的旋轉速度相配合，帶來了加工的復雜性和旋轉速度提升引起的能耗和安全問題。?

發明內容

本實用新型提出了一種微分分流離心紡絲法制備納米纖維的裝置，通過對旋轉結構上錐面的設計，使得旋轉結構上的熔體或溶液的減薄和離心力更加可控，梳齒狀熔體或溶液分流結構使得熔體破裂更加均勻一致；其中扇葉結構在高速旋轉下形成高速氣流，使得形成的纖維得到進一步拉伸并快速附著于接收部位；周向或雙側面連續運輸輥子可以滿足纖維的連續接收；電磁加熱系統和紅外溫度檢測裝置的配合可以在不影響旋轉結構的情況下實現對熔體或溶液的精確控溫；通過偏心安置的外部螺桿擠出或者泵體的連續間接供料可以使該裝置實現納米纖維的連續制備。?

本實用新型一種微分分流離心紡絲法制備納米纖維的裝置，主要包括電機支架、高速電機、聯軸器、旋轉體、連續供料裝置、紅外溫度傳感器、輸送帶輥子組、電磁加熱器、輥子軸承座、旋轉體軸承、紡絲箱體、運輸簾布、滾壓裝置、收卷裝置，其中電機支架固定在紡絲箱體下倉用于固定高速電機，高速電機通過聯軸器和旋轉體軸承帶動旋轉體高速旋轉，連續供料裝置固定在紡絲箱體頂端，出料口以偏心的方式置于旋轉體上端并保持微小間距，紅外溫度傳感器固定連接在連續供料裝置上，電磁加熱器圍繞旋轉體并保持一定間隙固定在紡絲箱體上，輸送帶輥子組通過輥子軸承座周向安置在紡絲箱體上，在輥子組上包覆運輸簾布，在紡絲箱體上部開一個狹縫，在狹縫外安裝收卷裝置。?