[实用新型]一种超细纳米纤维纺丝装置

说明书

本实用新型公开了一种超细纳米纤维纺丝装置，所述装置包括储液罐，进口与所述储液罐的出口相连通的流量泵，进口与所述流量泵的出口相连通的输液管，第一进口与所述输液管的出口相连通的喷丝头，以及出口与所述喷丝头第二进口相连通的输气系统；所述喷丝头内沿着输液管方向设置有拉瓦尔管形内孔，所述输液管通过所述喷丝头的第一进口伸入喷丝头内部并与毛细针管相连接，所述毛细针管可沿着输液管方向伸缩。本发明利用拉瓦尔管的气流加速效应以及毛细针管的设置，使牵引气流以超音速对均匀液滴进行拉伸，制备得到100nm～300nm的超细纳米纤维，且纤维的产能提高了3～10倍。

技术领域

本实用新型涉及纳米纤维制备装置领域，具体涉及一种超细纳米纤维纺丝装置。

背景技术

纳米纤维具有很多优异的性能，目前制造纳米纤维的方法有很多，例如拉伸法、模板合成、自组装、微相分离、静电纺丝等。其中静电纺丝法以操作简单、适用范围广而被广泛应用，但静电纺丝制备纳米纤维的产出低，喷液纺丝虽然在产能上有一定提升，但制备的纤维丝径不够细。

专利CN104947208B公开了一种制备纳米纤维的喷丝装置，其喷丝装置包括设置有拉法尔管形内孔的喷管，利用拉法尔管对气流进行加速，并进一步推动液体流使其在喷丝口附近高速雾化成许多微米大小的液滴，液滴在强推力作用下通过喷丝口处的多孔结构时被拉伸为纳米纤维。由于上述装置的局限，纺丝液需雾化成液滴再拉伸成纤维，雾化过程中形成的部分液滴会粘附在喷管内部无法通过喷丝网，导致产率较低，且雾化液滴大小不均匀，经拉伸处理后的纤维直径难以控制。

超细纳米纤维的批量化制备至今仍然是个技术难题，因此亟需一种可用于大批量制备细丝径的纳米纤维的纺丝装置。

实用新型内容

本实用新型为解决上述问题，提供了一种超细纳米纤维纺丝装置，以解决超细纳米纤维批量制备的问题。

本实用新型包含以下技术方案：

本实用新型提供了一种超细纳米纤维纺丝装置，所述装置包括储液罐，进口与所述储液罐的出口相连通的流量泵，进口与所述流量泵的出口相连通的输液管，第一进口与所述输液管的出口相连通的喷丝头，以及出口与所述喷丝头的第二进口相连通的输气系统；

所述输液管通过所述喷丝头的第一进口伸入喷丝头内部并与毛细针管相连接，所述毛细针管可沿着输液管输液方向伸缩；

所述喷丝头内沿着输液管输液方向设置有拉瓦尔管形内孔，所述拉瓦尔管形内孔包含渐缩段和渐扩段；所述喷丝头的第二进口开设于所述拉瓦尔管形内孔的上方，由第二进口进入的气流通过所述拉瓦尔管形内孔加速成超音速流。

进一步地，所述毛细针管的针管外径为0.3mm～1.5mm，针管壁厚为0.1 mm～0.3mm。

进一步地，所述毛细针管的出液口位于渐缩段或渐扩段，可以相对拉瓦尔管形内孔喉管的位置上下升降。

拉瓦尔管是一种先收缩后扩张以产生超音速气流的管道。管道先逐渐收缩，使亚声速流逐渐加速，在喉部达到声速，而后管道逐渐扩张，使气流进一步加速成超音速流。利用超音速流来对纺丝液体进行牵引和拉伸，可实现纤维的进一步细化。

毛细针管的引入一方面通过控制流速以及针管孔径来控制液滴的大小，以获得直径大小更为均匀的纤维；同时通过调控毛细针管出液口位置可获得超音速的牵引气流，进而调控纤维的粗细。

进一步地，纺丝液由储液罐经流量泵以设定的流量输送至毛细针管，

进一步地，所述渐缩段的渐缩角为30°～45°，所述渐扩段的渐扩角为10°～15°。

进一步地，所述拉瓦尔管形内孔的进气口的内径为10mm～18mm，喉管的内径为2.8mm～5mm，出气口的内径为8mm～15mm。

进一步地，所述输气系统向喷丝头内输送压缩空气。