[发明专利]一种液喷纺丝装置及方法

说明书

本发明提供了一种液喷纺丝装置，空气压缩机输出端与液喷模头后方的气管卡头相连；液喷模头上方设有夹板，点胶针头固定于夹板上；液喷模头内部设有中空的狭槽，狭槽左端与所述气管卡头连通，狭槽右端正中心正对着所述点胶针头的针尖；微量注射泵连接注射器的推杆，注射器的输出端通过特氟龙管与所述点胶针头的针尾连接；所述点胶针头和接地金属板分别设于空心铝制圆柱筒两侧，且所述点胶针头的针尖位于空心铝制圆柱筒的轴心线延长线上；空心铝制圆柱筒通过导线和高压静电发生器相连。本发明还提供了液喷纺丝方法。相比于传统的液喷纺丝技术，使用本发明液喷纺丝装置纺制的纳米纤维更细，直径更均匀。

技术领域

本发明涉及一种液喷纺丝装置及方法，属于纺织材料技术领域。

背景技术

由于纳米纤维具备高比表面积、高长径比等优良属性，因此近年来成为很多领域的研究热点。纳米纤维的制备方法有很多，静电纺丝是在近年来应用最广泛的技术。但其特有的生产方式使该方法产生了一定的局限性，比如产量不高、对溶液性质要求比较严苛等等。

为了克服静电纺丝的这些缺点，很多非静电纺丝技术得以飞速发展。这些技术包括液喷纺丝法、离心纺丝法、模板合成法、相分离法等等。其中，液喷纺丝法被认为是最有可能工业化生产和规模化生产的技术之一。它的产量可以达到普通静电纺丝的10倍。液喷纺丝法是结合了熔喷纺丝和静电纺丝的原理产生的。其纺丝原理为：高聚物溶液被高速的气流拉伸细化，随着溶剂的挥发，从而形成纳米纤维。液喷纳米纤维被用于很多领域比如：能源领域、生物领域、过滤领域等等。但是液喷纳米纤维本身具有一些缺点：纤维直径较大、有串珠状纤维、纤维细度不匀较大等。因此，非常有必要开发新的液喷纺丝技术来克服这些缺点。

发明内容

本发明要解决的技术问题是如何降低液喷纳米纤维的细度，同时解决其细度不匀的问题。

为了解决上述技术问题，本发明的技术方案是提供一种液喷纺丝装置，其特征在于：包括空气压缩机，空气压缩机输出端与液喷模头后方的气管卡头相连；液喷模头上方设有夹板，点胶针头固定于夹板上；液喷模头内部设有中空的狭槽，狭槽左端与所述气管卡头连通，狭槽右端正中心正对着所述点胶针头的针尖；

微量注射泵连接注射器的推杆，注射器的输出端通过特氟龙管与所述点胶针头的针尾连接；

所述点胶针头和接地金属板分别设于空心铝制圆柱筒两侧，且所述点胶针头的针尖位于空心铝制圆柱筒的轴心线延长线上；空心铝制圆柱筒通过导线和高压静电发生器相连。

优选地，所述空气压缩机通过自带的气管与液喷模头后方的气管卡头相连。

优选地，所述接地金属板通过导线和大地相连。

本发明还提供了一种液喷纺丝方法，采用上述的液喷纺丝装置，其特征在于：步骤为：

步骤1：由空气压缩机提供压缩空气，压缩空气从狭槽的左侧进入液喷模头，从狭槽的右侧喷出；

步骤2：注射器内装载高聚物溶液，通过微量注射泵的推进将注射器内的高聚物溶液均匀地推出，并通过特氟龙管传输至点胶针头；

步骤3：当高聚物溶液刚从点胶针头的针尖出口处被挤出时，正好遇到从液喷模头右侧冲出的压缩空气气流；当压缩空气气流对高聚物溶液液滴的拉伸力大于该高聚物溶液的表面张力时，高聚物溶液就会在压缩空气气流的拉伸下形成高聚物射流；

步骤4：高压静电发生器产生高压静电并通过导线输出使得空心铝制圆柱筒带电，从而在空心铝制圆柱筒的周边空间产生静电场；当高聚物射流在压缩空气气流的推动下接近空心铝制圆柱筒时，由于静电感应作用会使得高聚物射流带电；接地金属板接收通过压缩空气气流与电场拉伸形成的纳米纤维。

优选地，所述压缩空气气流在高聚物射流飞行的过程中拉伸高聚物射流，使得高聚物射流变细。