一種裝卸式可調(diào)長梭型液噴噴嘴的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本實(shí)用新型涉及微納米紡絲技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種微納米纖維的溶液噴射紡絲 模頭。
【背景技術(shù)】
[0002] 亞微米至納米級(jí)的超細(xì)纖維具有尺寸小、比表面積高、纖維膜孔徑小、孔隙率高等 特性，其制成的材料，可廣泛應(yīng)用于醫(yī)用材料、精細(xì)過濾材料、吸油材料、保暖材料、電池隔 板以及空氣凈化等各個(gè)領(lǐng)域。由于微納米纖維制成的材料具有良好而廣闊的應(yīng)用前景，其 制備技術(shù)成為國內(nèi)外的研宄熱點(diǎn)。
[0003]目前，大多數(shù)微納米纖維是通過靜電紡絲及熔噴紡絲等技術(shù)制備的。早在1934 年，美國實(shí)用新型專利（US1975504)指出電場力進(jìn)行紡絲，其核心是在電場力的高速拉伸作 用下進(jìn)行。靜電紡絲工藝工程中大多采用單針頭或多針頭設(shè)備，通常每一個(gè)針頭產(chǎn)生一個(gè) 泰勒錐，噴射一股射流，導(dǎo)致微納米纖維產(chǎn)量低，從而成為制約靜電紡絲的瓶頸。雖然美國 專利（US6616435B2，US6713011B2 )設(shè)計(jì)了多噴頭連續(xù)靜電紡絲裝置，其噴嘴的排列型式有 單排直線式，也有多排矩陣式。但是在多噴頭靜電紡絲系統(tǒng)中，周邊噴頭噴射出的射流因受 到相鄰噴頭帶有同種電荷射流的靜電排斥，導(dǎo)致周邊噴頭噴出的納米纖維飛散，使電場紡 絲過程變得難以控制。
[0004] 熔噴法是目前已商業(yè)化制備微納米纖維技術(shù)方法，其相關(guān)技術(shù)文獻(xiàn)主要包括美國 專利（US3959421，US5075068)，該方法是將聚合物熔體經(jīng)噴絲板擠出后，經(jīng)兩股高速高溫的 熱空氣進(jìn)行牽伸而細(xì)化成超細(xì)纖維。在該紡絲過程中需要熔融的聚合物流體，對(duì)其流動(dòng)性 能要求較高，而所需的高速高溫的熱空氣，其耗能較大，且紡出的纖維直徑在1卿以上。基 于靜電紡絲和熔噴技術(shù)，聚合物溶液噴射紡絲(液噴）新技術(shù)逐漸發(fā)展起來。液噴紡絲工藝 是將聚合物溶解在一種溶劑中制成紡絲溶液，再經(jīng)擠出裝置輸送到噴絲板，使紡絲溶液從 噴絲板的噴絲孔中擠出，形成噴絲溶液細(xì)流；然后再有高速噴射氣流拉伸細(xì)化，使紡絲溶液 中的溶劑揮發(fā)，從而形成微納米纖維。中國專利ZL201110041792.3指出該方法是利用多股 收斂的高速氣流對(duì)成纖聚合物溶液射流進(jìn)行超細(xì)拉伸并使之脫溶劑化生成納米纖維。中國 專利ZL201410150476. 3采用多級(jí)氣流腔進(jìn)行氣流分配，以期獲得規(guī)?；a(chǎn)的液噴紡絲 模頭。該模頭設(shè)計(jì)復(fù)雜，模頭固定，工藝參數(shù)調(diào)節(jié)困難，同時(shí)由于該模頭為每個(gè)溶液擠出細(xì) 流提供單獨(dú)的環(huán)形牽伸氣流，氣流與噴絲孔平行排列，如果氣流之間發(fā)生了干擾，難以改進(jìn) 參數(shù)工藝或調(diào)節(jié)各個(gè)氣流噴嘴，從而造成紡絲不均勻或并絲現(xiàn)象。液噴噴嘴的研宄文獻(xiàn)較 少，已有的文獻(xiàn)報(bào)道主要《Solution blow spinning: A new method to produce micro-and nanofibers from polymer solutions》（Medeiros E S，Glenn G M，Klamczynski A P， et al， Journal of Applied Polymer Science[J]. 2009， 113(4): 2322-2330.)和 ((Nanofibers from Scalable Gas Jet Process)) (Benavides R E，Jana S C，Reneker D H，ACS Macro Letters[J]，2012，1 (8): 1032-1036.)等有所涉及。這些已有的文獻(xiàn)研究 表明液噴紡絲中氣流場與針頭探出距離和噴嘴形狀密切相關(guān)，但報(bào)道的溶液噴絲噴嘴主要 是環(huán)形噴嘴、圓盤形噴嘴等，普遍采用固定式噴嘴，其噴嘴結(jié)構(gòu)參數(shù)不易調(diào)節(jié)。不利于改善 纖維牽伸的氣流場及相關(guān)的紡絲工藝參數(shù)，弱化了纖維拉伸細(xì)化所受到的牽伸力，最終影 響纖維的制備。 【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0005] -種基于以上技術(shù)的不足，本實(shí)用新型專利提出了一種裝卸式可調(diào)長梭型溶液噴 射紡絲噴嘴，該裝置不僅可以調(diào)節(jié)液噴紡絲中氣流場的變化和相關(guān)工藝參數(shù)，而且能方便 裝卸，利于改善纖維所處的牽伸氣流場，從而可方便獲取微納米纖維。
[0006] 本實(shí)用新型是通過以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)的：一種裝卸式可調(diào)長梭型液噴噴嘴，包 括氣流入口支管A、氣流入口支管B、橡膠塞套、針頭、長梭型氣流管道和噴嘴出口調(diào)節(jié)裝 置，其特征在于，所述橡膠塞套同軸固定在長梭型氣流管道的入口端上，所述的氣流入口支 管A和氣流入口支管B均與長梭型氣流管道相貫通，且分布在橡膠塞套兩側(cè)，所述的氣流入 口支管A和氣流入口支管B的長徑比可根據(jù)針頭的長徑比改變，所述針頭插入橡膠塞套，橡 膠塞套可插入不同直徑的針頭并可調(diào)節(jié)針頭在出口處的位置，所述的長梭型氣流管道出口 端設(shè)置噴嘴出口調(diào)節(jié)裝置。
[0007] 所述氣流入口支管A和氣流入口支管B對(duì)稱分布在橡膠塞套兩側(cè)，并與橡膠塞套 形成角度，為防止角度太小氣流難以匯聚，不利于纖維牽伸；同時(shí)角度也不可太大，防止氣 流在通道中衰減，不利于纖維的牽伸，所以該角度在15° -60°之間。
[0008] 所述的橡膠塞套直徑為可變參數(shù)，針頭可以在橡膠塞套中來回收縮且能確保氣密 性。
[0009] 所述的長梭狀氣流管道的直徑為中部最大，并逐漸縮小至出口處，便于對(duì)進(jìn)入的 氣流進(jìn)行匯聚，且防止帶有夾角的氣流速度在空腔中出現(xiàn)環(huán)流的現(xiàn)象。
[0010] 本實(shí)用新型的使用方法包括下列步驟：
[0011] 步驟一：將一定量的高分子聚合物溶解于溶液或去離子水中，得到高分子聚合物 溶液；
[0012] 步驟二：將針頭貫穿噴嘴出口調(diào)節(jié)裝置，并插入橡膠塞套，其針頭探出噴嘴出口調(diào) 節(jié)裝置的位置可調(diào)；
[0013] 步驟三：經(jīng)微型注射器將高分子聚合物擠入針頭中；
[0014] 步驟四：將空壓機(jī)的氣流管道與氣流入口支管A和氣流入口支管B相連接，并通過 空壓機(jī)的氣流調(diào)節(jié)閥調(diào)節(jié)氣流大小及出口處面積，開始液噴紡絲；
[0015] 步驟五：最后采用接收裝置接受生成的微納米纖維。
[0016] 所述的步驟一中，所述高分子聚合物為聚氧化乙烯或聚環(huán)氧乙烷或聚乳酸或聚羥 基丁酸戊酸共聚酯，分子量為10萬-100萬。
[0017] 所述的步驟二中，所述針頭探出噴嘴出口調(diào)節(jié)裝置的長度為2-5mm。
[0018] 所述的步驟三中，氣流調(diào)節(jié)閥將氣流壓強(qiáng)調(diào)節(jié)為1. 2-1. 6Mpa。
[0019] 與現(xiàn)有液噴紡絲噴嘴設(shè)備相比，本實(shí)用新型專利的有益效果是該噴嘴裝置方便裝 卸，安裝調(diào)試方便，可提高液噴紡絲效率；利于便捷調(diào)節(jié)紡絲針頭的長徑比、針頭的探出距 離、噴嘴面積等重要紡絲工藝參數(shù)，可改變噴嘴結(jié)構(gòu)參數(shù)，調(diào)整纖維所處的牽伸氣流場，便 于液噴微納米纖維的制備。
【附圖說明】
[0020] 下列結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型專利進(jìn)一步說明：
[0021] 圖