[發明專利]一種靜電紡絲用多級引射氣流輔助細化裝置

有效

• 申請號: 201711189856.8
• 申請日: 2017-11-24
• 公開（公告）號: CN107723814B
• 公開（公告）日: 2023-05-26
• 發明（設計）人: 張有忱;陳明軍;李好義;陳曉青;杜琳;閻華;譚晶;謝鵬程;焦志偉;丁玉梅;楊衛民
• 申請（專利權）人: 北京化工大學
• 主分類號: D01D5/00
• 分類號: D01D5/00;D01D5/14
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明公開了一種靜電紡絲用多級引射氣流輔助細化裝置，包括集氣罩、纖維接收板、密閉罩、纖維細化管、一級引射器、二級引射器、高壓靜電發生器、三級引射器、擠出機、噴頭、導流罩、帶孔電極板、壓氣支管、加熱器、壓氣總管、壓力調節閥和壓縮機，本發明一種靜電紡絲用多級引射氣流輔助細化裝置，利用引射器工作時在吸入室內產生的負壓氣流，控制纖維運動軌跡，定向收集纖維，利用引射器出口的高速氣流甚至是超音速氣流對纖維進行拉伸細化。在細化過程中，纖維表面的溫度能夠得到很好的控制，纖維與氣流的速度差逐級增加，防止纖維與氣流速度差過大而斷裂。該裝置可以實現靜電紡絲超細納米纖維的制備，且收集的納米纖維質地緊密，形狀容易控制。

技術領域

本發明涉及一種靜電紡絲用多級引射氣流輔助細化裝置，屬靜電紡絲領域。

背景技術

納米纖維具有孔隙率高、比表面積大、表面能和活性高等特點，廣泛應用于醫學、環保、航空等領域。納米纖維的細化一直是科研工作者孜孜不倦的追求目標。影響纖維直徑的主要因素包括原料的粘度、電壓強度、纖維接收距離等，但其對纖維細化的效果遠不及高速氣流顯著。

高速氣流輔助細化是利用高速氣流與纖維變形之間存在速度差，高速氣流對纖維表面產生牽引作用力，從而達到細化纖維的目的。氣流與纖維變形之間速度差越大，牽引作用力越大，纖維細化效果越明顯。現已有一系列的采用正壓氣流輔助細化纖維的裝置，如：專利氣流輔助混合靜電紡絲裝置(CN103205818A)公布了氣流噴射頭為多孔喇叭狀的外置高壓氣流輔助細化裝置；專利一種內外高速氣流輔助的溶液微分靜電紡絲裝置(CN103924308A)公布了在中心和外圍布置有高壓氣流通道的紡絲噴頭。正壓氣流細化纖維效果明顯，但需在開放的環境中進行，存在氣流方向、速度、溫度難以控制，氣流速度衰減快，拉伸不充分；纖維運動軌跡雜亂無序，無法進行收集并二次細化；纖維表面凝固較快，無法充分細化的問題。

因此針對這一問題，提出了一種靜電紡絲用多級引射氣流輔助細化裝置，利用引射器工作時在吸入室內產生的負壓氣流，控制纖維運動軌跡，定向收集纖維，利用引射器出口的高速氣流甚至是超音速氣流對纖維進行多次分級拉伸，可以實現靜電紡絲制備超細納米纖維。

發明內容

本發明以制備超細納米纖維為目的，基于引射器的工作原理，提出利用引射器工作時在吸入室內產生的負壓氣流，控制纖維運動軌跡，定向收集纖維，利用引射器出口的高速氣流甚至是超音速氣流對纖維進行多次分級拉伸細化，整個細化過程在封閉的管道中進行，可以很好的控制細化過程的溫度場及流場。

本發明一種靜電紡絲用多級引射氣流輔助細化裝置，包括：包括集氣罩、纖維接收板、密閉罩、纖維細化管、一級引射器、二級引射器、高壓靜電發生器、三級引射器、擠出機、噴頭、導流罩、帶孔電極板、壓氣支管、加熱器、壓氣總管、壓力調節閥和壓縮機，纖維細化管從上端至下端通過螺紋依次安裝導流罩、一級引射器、二級引射器和三級引射器，纖維細化管下端出口依次安裝纖維收集板、集氣罩，纖維收集板上固定有密閉罩，集氣罩和壓縮機入口相連，壓縮機出口的送氣管上安裝有加熱器，壓氣總管分為三個壓氣支管，分別與一級引射器、二級引射器、三級引射器相連，每個壓氣支管上均安裝壓力控制器，帶孔電極板穿過纖維細化管，位于一級引射器和二級引射器之間，噴頭與擠出機和靜電發射器相連，安裝在導流罩上方。

本發明一種靜電紡絲用多級引射氣流輔助細化裝置，其中氣流對纖維的細化在封閉的管道中進行，管道外包覆保溫層，氣流的溫度能夠得到很好的控制；管道內氣流的速度不僅不會衰減，而且隨著射流級數的增加而增加，增長了氣流對纖維細化的作用時間，避免了氣流與纖維速度差過大，纖維斷裂的問題。纖維細化管可設計為一直管道，或者纖維細化管為螺旋管道，利用纖維在螺旋管中產生的離心力，進一步實現自我細化。纖維細化管的兩端為直管道，中部為螺旋管道，螺旋管道與直管道平滑過渡。纖維細化管上安裝有多級引射器，第一級引射器安裝在直管道上，下級引射器吸入量大于上級引射器產生的總氣量。