[发明专利]层次结构超细纤维制备方法及装置有效
申请号: | 201210388370.8 | 申请日: | 2012-10-15 |
公开(公告)号: | CN102851752A | 公开(公告)日: | 2013-01-02 |
发明(设计)人: | 何吉欢;孔海燕;周丽霞 | 申请(专利权)人: | 苏州大学 |
主分类号: | D01D5/00 | 分类号: | D01D5/00 |
代理公司: | 北京集佳知识产权代理有限公司 11227 | 代理人: | 常亮 |
地址: | 215123 江苏*** | 国省代码: | 江苏;32 |
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摘要: | |||
搜索关键词: | 层次 结构 纤维 制备 方法 装置 | ||
技术领域
本发明涉及纺织技术领域,尤其涉及一种层次结构超细纤维的制备方法以及制备层次结构超细纤维的装置。
背景技术
层次结构的超细纤维具有非常优越的性能,如碳纳米管。碳纳米管质量轻,六边形结构连接完美,具有许多异常的力学、电学和化学性能。研究表明碳纳米管具有极高的强度、韧性,并且十分柔软。碳纳米管具有纳米尺度的尖端,有利于电子发射,具有几何的场致电子发射效应。碳纳米管不同的直径和螺旋度可以使其呈现金属导电性或半导体特性,具有独特的导电性、很高的热稳定性和本征迁移率,比表面积大,具有极好的吸附能力。同时在催化研究方面,碳纳米管也有应用。
静电纺丝技术是目前制备超细纤维和纳米纤维最直接也是最基本的方法之一,由静电纺丝技术制备的纳米纤维具有超高的比表面积、极大长径比、高表面活性、优越的机械性能(高强高韧)等特点,在纺织工程、环境工程、生物科技、医疗与卫生健康、能源贮存、军事与反恐安全等不同领域都具有十分广阔的应用前景。
目前实验室和工业界制备纳米纤维,广泛采用单喷头或多喷头针筒式静电纺纳米纤维的装置。如中国专利ZL200410025622.6、ZL200420107832.5,美国专利US6713001、US7326043、US6616435。有不少改良或改变针筒式喷头设计,采用其他喷丝方式进行纺丝的装置,如中国专利ZL200610117671.1、ZL200710036447.4、ZL200710040316.3、ZL200420020596.3、ZL200820058415.4,美国专利US7535019、US7390452,日本专利JP2009120971-A、JP2009120972-A,世界专利WO2008060675-A2、WO2008060675-A3。还有改进接收装置的,如美国专利US5042789、US4589186。
层次结构的超细纤维,具有非常优越的性能,制备层次结构超细纤维成为当前迫切需要解决的问题。
发明内容
有鉴于此,本发明的目的在于提供一种制备层次结构超细纤维的装置以及采用该装置制备层次结构超细纤维的方法,以弥补现有技术的不足与缺陷,满足生产和生活的需要。
为实现上述目的,本发明提供如下技术方案:
一种制备层次结构超细纤维的装置,包括多个旋转贮液池、高压静电发生器、气源装置、多个喷头、接收装置、导气管、金属电极和接地电极,旋转贮液池上方开口,底面设有垂直向上的喷头,旋转贮液池和喷头的数量一致,喷头通过导气管与气源装置相连,导气管与气源装置相连处高于旋转贮液池的液面,旋转贮液池通过金属电极与高压静电发生器相连,上方设有接收装置,接收装置与接地电极相连。
所述的接收装置为接收滚筒或接收极板。
所述的接收装置与旋转贮液池上端面的距离调节范围是0.1cm~100cm。
所述的气源装置为气泵或手风器。
所述的气源装置输出的气流流速是0~100m/s。
所述的高压静电发生器的输出电压是1KV~100KV。
所述的旋转贮液池形状为圆柱体或正方体。
一种采用上述的装置制备层次结构超细纤维的方法,包括以下步骤:
在旋转贮液池中注入溶液或熔体;打开气源装置,低气压排出导气管中液体,再慢慢加大气压,通过喷头使液面出现有规律的气泡状凸起;打开高压静电发生器,极化液体内部和气泡表面自由电荷;射流从气泡顶端射出,旋转贮液池旋转带动纳米纤维旋转、缠绕、沉积在接收装置上,得到层次结构超细纤维。
打开高压静电发生器,调节到一定电压,液体内部自由电荷在高压静电作用下将被极化,特别是气泡表面;距旋转贮液池上端口一定距离是接收装置,接收装置与接地电极形成负极,并与旋转贮液池液面之间形成电场,当电场力大于溶液表面张力时,将有射流从气泡顶端射出,射向负电极的接收装置。
从上述技术方案可以看出,本发明的制备层次结构超细纤维的装置以及采用该装置制备层次结构超细纤维的方法可实现层次结构的超细纤维的高效率、低耗能、连续化生产,通过多个旋转贮液池同时纺丝,通过旋转,纳米纤维缠绕,可实现层次超细纤维的大量生产,生产效率高,生产成本低,设备简单,易操作,适应性强。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案,下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的有关本发明的附图仅仅是本发明的一些实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图。
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