[发明专利]一种倾角式多组分复合膜均匀制备装置及方法在审
申请号: | 202210403359.8 | 申请日: | 2022-04-18 |
公开(公告)号: | CN114750436A | 公开(公告)日: | 2022-07-15 |
发明(设计)人: | 王匀;张学超;李瑞涛;刘为力;于超;许桢英;滕士意;林欣;周泓;丁旭 | 申请(专利权)人: | 江苏大学 |
主分类号: | B29D7/01 | 分类号: | B29D7/01;B29C70/06;B29C70/30;B29C70/54;B29L7/00 |
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地址: | 212013 江*** | 国省代码: | 江苏;32 |
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摘要: | |||
搜索关键词: | 一种 倾角 组分 复合 均匀 制备 装置 方法 | ||
本发明公开一种倾角式多组分复合膜均匀制备装置及方法,调整伸缩杆和滑块,从而调整每条聚合物支路与水平圆周面之间的夹角,使不同粘度的溶液在交汇前是仍为液态,汇聚的溶液在交汇与喷射模头中进行牵伸细化产生复合纤维,纤维收集到收集板上,水平移动工作台带动收集板移动相同厚度的距离,进行第二层纤维膜的制备,如此重复得到层层堆叠的复合膜;本发明利用简单、纺丝效率高的气纺技术和倾角可调的夹持机构,通过倾角设置和各参数的相互配合,使得各种组分溶液经针头流出后能够同时交汇一点,经高压气流将交汇的溶液进行牵伸,获得物理混合均匀的多组分复合纤维膜,充分利用各组分的协同作用,解决需要使用不同溶剂聚合物的难以混合问题。
技术领域
本发明涉及复合纤维膜材料制备领域,尤其是涉及多组分复合膜均匀制备技术。
背景技术
多组分复合纤维膜在空气过滤、水体净化、柔性电子器件、能源电池等方面得到广泛的应用。多组分复合纤维膜常见的结构有三种,第一种是各组分溶液均匀混合后制备的纤维膜结构,第二种是将每种组分纤维膜分别制备出后进行层与层的堆叠复合,形成层-层结构,第三种是不同组分的纤维同时成形,纤维与纤维交缠复合结构。其中,针对第一种各组分溶液均匀混合结构,由于不同类型的聚合物需要不同的溶剂,这样不同种聚合物在混合溶剂中难以充分溶解并混合到一起,就难以实现三种及三种以上组分复合;而第二种层-层结构或第三种交缠结构,难以将多种组分充分的物理均匀混合,难以充分发挥多种组分之间的协同作用。
现有静电纺丝是制备微纳米纤维常用的技术手段,但是静电纺丝对混合溶液的组成、比例、极性、粘度、导电性要求很高,也难以实现单根纤维由多种组分构成,难以实现三种及三种以上物理混合均匀的复合纤维膜,充分发挥各组分的优势。
现有气体纺丝技术是一种高效的微纳米纤维成形技术,其原理是利用高压气流将流出的聚合物溶液在很快的时间内牵伸、分裂细化,溶剂快速蒸发后形成纤维。但是,目前如何利用该技术制备三种以上的物理混合均匀的多组分复合膜是本领域亟需解决的问题。
发明内容
针对现有技术不足,本发明提供了一种倾角式多组分复合膜均匀制备装置及其制备方法,制备出三种及以上的多组分物理均匀混合的复合纤维膜。
本发明一种倾角式多组分复合膜均匀制备装置是通过以下技术方案实现上述技术目的的:其具有至少三个在同一水平圆周面上的推进注射器,在该水平圆周面的正下方设有一个交汇与喷射模头,每一个推进注射器各通过一个引流管连接一个针头,每个针头均伸入到交汇与喷射模头内部,由一个推进注射器、一个引流管、一个针头组成一条倾斜排布的聚合物支路;每个注射推进器各连接一根伸缩杆下端,每根伸缩杆上端各通过转动副连接一个滑块,每个滑块均连接一个多面导轨,多面导轨竖直放置,上端固定不动,多面导轨侧壁上设有与滑块数量相同的上下垂直的滑轨,一个滑块与一个滑轨相配合;注射推进器内盛有不同种类的聚合物前驱体溶液,每个注射推挤器都通过对应的高压管道连接高压储气罐,每个高压管道上设有一个第二压力调节阀;交汇与喷射模头顶部开有贯通的中心气孔,通过该中心气孔以高压管道连接高压储气罐,且在交汇与喷射模头与高压储气罐之间的高压管道上设有第一压力调节阀,交汇与喷射模头的底部出口喷出纤维膜,纤维膜在空间上形成向下的纤维膜通道;在所述的纤维膜通道的一侧设置第一容器,对面另一侧设置第二容器,收集板作为第一容器的靠近纤维膜通道的侧壁,固定连接水平移动工作台,收集板上布置若干个微小通孔,第一容器上连接第一气泵和抽风机;第二容器在靠近纤维膜通道的侧壁是通风板,通风板上布置若干个通孔,且其上设置能检测收集板上纤维膜层厚的距离传感器,第二容器还连接第二气泵。
进一步地,第一容器和第二容器的底部通过支撑板固定连接能上下垂直移动的升降台。
进一步地,每条所述的聚合物支路与水平圆周面之间的夹角不相同。
采用所述的制备装置制备复合膜的方法的技术方案是包括以下步骤:
步骤A:设置注射推进器内径、挤出压力和溶液粘度,使从针头挤出的每一种溶液具有相同的速率且在同一点汇聚;
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