[發明專利]一種制備納米復合纖維的氣泡紡絲裝置及氣泡紡絲方法

在審

• 申請號: 201510969725.6
• 申請日: 2015-12-22
• 公開（公告）號: CN105442066A
• 公開（公告）日: 2016-03-30
• 發明（設計）人: 劉福娟;徐嵐;王萍;何吉歡
• 申請（專利權）人: 蘇州大學
• 主分類號: D01D5/00
• 分類號: D01D5/00
• 代理公司: 北京集佳知識產權代理有限公司 11227
• 代理人: 常亮

技術領域

本發明涉及氣泡紡絲技術領域，具體涉及一種制備納米復合纖維的氣泡紡絲裝置及氣泡紡絲方法。

背景技術

氣泡靜電紡絲是通過外力作用將熔溶體或溶液產生的氣泡或液膜紡成納米材料的一種新工藝，生產的納米材料主要包括光滑的納米材料、珠纖維、納米多孔材料、納米顆粒、納米卷取材料和納米紗。

氣泡靜電紡絲是近幾年被發明的一種紡絲新方法，該方法可以批量生產納米纖維，然而卻沒有改變“靜電”作為紡絲動力的基本特征，從而不可避免地引起靜電污染。特別對于高粘性溶液，為了得到納米纖維，必須加很高的靜電電壓才能完成紡絲。這不僅對實驗室人員的生命安全造成威脅，還有可能因靜電污染使空氣中的靜電放電，引起火災或爆炸，對工業生產及生活造成較大影響。

現有技術在制備納米復合纖維時，常用方法是先把納米顆粒分散在高聚物溶液中，然后再進行紡絲。該方法的缺點是在進行混合時納米顆粒很容易團聚，導致納米顆粒在納米纖維中的分布不均，降低了納米纖維的質量，并且限制了它的應用領域。

因此，鑒于以上問題，有必要提出一種新型氣泡紡絲裝置，實現在無靜電作用下完成紡絲的同時，使得納米顆粒與溶液充分混合，保證納米復合纖維的均勻度，實現安全生產。

發明內容

有鑒于此，本發明提供了一種制備納米復合纖維的氣泡紡絲裝置及氣泡紡絲方法，通過直接采用氣泡發生器與氣泵的配合實現氣泡紡絲的目的，無需采用靜電作用，避免了高壓靜電引起的靜電污染和潛在危險，實現安全生產，而且，通過使用噴涂槍勻速噴涂納米顆粒，不僅可以促使氣泡破裂，還能與射流充分混合制備納米復合纖維，提高納米復合纖維的質量。

根據本發明的目的提出的一種制備納米復合纖維的氣泡紡絲裝置，包括氣泡發生器，位于所述氣泡發生器正前方的纖維接收裝置，分別與氣泡發生器連通的儲液池及氣泵，所述儲液池通過導液管向氣泡發生器內輸入溶液，所述氣泵通過導氣管向氣泡發生器內供氣，所述氣泡發生器周邊還均勻分布有裝載有納米顆粒的噴涂槍，噴涂槍傾斜設置，噴出的顆粒流相交于氣泡發生器出口位置處，與氣泡發生器的射流相混合后噴射至纖維接收裝置上。

優選的，所述噴涂槍以氣泡發生器為中心呈環形陣列分布。

優選的，所述噴涂槍為對稱設置的偶數個。

優選的，所述噴涂槍傾斜設置，其與水平面夾角呈30-60度。

優選的，所述噴涂槍與水平面夾角呈45度。

優選的，所述噴涂槍的槍頭口徑為1mm-10mm。

優選的，所述噴涂槍內納米顆粒粒徑為1nm-50nm，且濃度均勻。

優選的，噴涂槍內的納米顆粒為納米氧化鐵、納米四氧化三鐵、納米氧化鉺或碳納米管。

優選的，所述纖維接收裝置為接收板或接收輥筒，所述接收輥筒勻速轉動。

一種制備納米復合纖維的氣泡紡絲方法，采用制備納米復合纖維的氣泡紡絲裝置，具體步驟如下：

S1：以氣泡發生器為中心在氣泡發生器周圍均勻設置多個噴涂槍，所述噴涂槍內預填充有納米顆粒，填充的納米顆粒為納米氧化鐵、納米四氧化三鐵、納米氧化鉺或碳納米管；

S2：工作時，首先將儲液池中的溶液通過導液管注入到氣泡發生器中，保證液面到達設定位置；

S3：打開氣泵，通過導氣管向氣泡發生器中供氣，開始氣壓較低，把導氣管中的流入液體慢慢推動至氣泡發生器內，再緩慢加大氣壓，使液面出現有規律且穩定的單個氣泡，并伴隨著氣泡破裂，此時，旋開噴涂槍，槍頭朝向氣泡發生器的射流底部，調節噴涂速度，使納米顆粒與破裂射流充分混合，依靠噴涂槍的噴射力，射流充分拉伸變細，射向纖維接收裝置，沉積固化形成大量納米復合纖維。

與現有技術相比，本發明公開的制備納米復合纖維的氣泡紡絲裝置及氣泡紡絲方法的優點是：

通過直接采用氣泡發生器與氣泵的配合實現氣泡紡絲的目的，無需采用靜電作用，避免了傳統靜電紡絲和氣泡靜電紡絲的高壓靜電引起的靜電污染和潛在危險，實現安全生產。

而且，通過使用噴涂槍勻速噴涂納米顆粒，不僅可以促使氣泡破裂，還能與射流充分混合制備納米復合纖維，提高納米復合纖維的質量。

該裝置結構簡單、操作方便、工藝流程短，為納米復合纖維的規模化生產奠定了基礎。

附圖說明

為了更清楚地說明本發明實施例或現有技術中的技術方案，下面將對實施例或現有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發明的一些實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。