[发明专利]一种利用溶液吹纺技术制备定向排列纤维的装置和方法

权利要求书

1.一种利用溶液吹纺技术制备定向排列纤维的装置，其特征在于，包括溶液吹纺系统和利用气流定向排列的纤维收集系统，溶液吹纺系统包括纺丝溶液、气流控制系统和吹纺装置，吹纺装置和纺丝溶液、气流控制系统连接，纺丝收集系统包括平铺收集网(8)，平铺收集网(8)与负压装置(10)连接，通过调节纺丝气流与平铺收集网(8)的角度，溶液吹纺系统利用高速气流作为定向驱动力，在平铺收集网(8)上收集得到定向排列的纳米纤维；

纺丝溶液、气流控制系统包括纺丝支架、注射器(1)和带气流调控阀的气体储存装置(2)，吹纺装置固定在纺丝支架上，分别与注射器(1)和气体储存装置(2)连接，注射器(1)固定在推进器上，通过推进器控制溶液推进速度；

吹纺装置为吹纺喷头(7)，吹纺喷头(7)包括金属针头(3)和气流出口(4)，金属针头(3)通过溶液导管(6)与注射器(1)相连接，气流出口(4)通过导气管(5)与带气流调控阀的气体储存装置(2)相连接，气流出口(4)为圆形，并与金属针头(3)处于同轴位置，金属针头(3)的内直径为0.2～0.6mm，气流出口(4)的直径为0.6～3mm，吹纺喷头(7)与平铺收集网(8)水平中线处于同一水平高度，吹纺喷头(7)与平铺收集网(8)水平中线的角度为0～75°，吹纺喷头(7)与平铺收集网(8)左边缘的距离为15～50cm。

2.根据权利要求1所述的利用溶液吹纺技术制备定向排列纤维的装置，其特征在于，气体储存装置(2)所使用的气体为氮气、氩气和空气中的一种或多种混合，气体压强为0～2MPa。

3.根据权利要求1所述的利用溶液吹纺技术制备定向排列纤维的装置，其特征在于，平铺收集网(8)为多孔的长方形结构，放置在传送装置上，平铺收集网(8)的两侧设置半包围结构的挡板(9)。

4.根据权利要求1所述的利用溶液吹纺技术制备定向排列纤维的装置，其特征在于，平铺收集网(8)的水平长度为1～50cm，竖直宽度为1～10cm。

5.根据权利要求1所述的利用溶液吹纺技术制备定向排列纤维的装置，其特征在于，负压装置(10)的负压为0～3MPa。

6.一种根据权利要求1至5中任一项所述装置制备定向排列纤维的方法，其特征在于，包括如下步骤：

S1、调控溶液吹纺环境的温度为室温，湿度为50％以下；

S2、配置具有可纺性的聚合物溶液，将其加入到注射器，将注射器固定在推进器上，待金属针头充满纺丝溶液后，设置推进速度为0.5～6mL/h；

S3、在0～75°内调整吹纺喷头与平铺收集网水平中线的角度，控制吹纺喷头与平铺收集网左边缘的距离为15～50cm，通过气流调控阀调整气体储存装置的气流压强为0.1～1MPa，待金属针头喷出的纤维稳定之后，调整负压装置产生的负压为0～2MPa，负压设定为恒定值或在纺丝开始后以0.01～1MPa/min的速率增大；

S4、由于负压的作用，在平铺收集网右侧的包覆面上收集对应厚度的定向排列溶液吹纺纤维。