[发明专利]一种溶液喷射纺丝装置及其在制备纳米纤维膜中的应用

说明书

本发明公开了一种溶液喷射纺丝装置及其在制备纳米纤维膜中的应用，属于纺织领域。本发明所述的溶液喷射纺丝装置包括储气罐、气压表、干燥器、喷丝头、接收网帘、注射泵；其中喷丝头包括气体甬道、溶液甬道、喷丝口，喷丝头中的气体甬道包括进气口和多个气体分割室；所述的进气口连接储气罐；所述的气体分割室由多个隔板分隔，将进入的压缩气体分散稳定，然后均匀输送到喷丝口；溶液甬道在喷丝头的中心，出口为喷丝口，进口与注射泵相连；干燥器在喷丝头和储气罐之间，接收网帘在喷丝口的下方。而且利用本发明的溶液喷射纺丝装置制备纳米纤维膜，安全，简便，有效提高了聚合物纳米纤维膜的生产效率。

技术领域

本发明涉及一种溶液喷射纺丝装置及其在制备纳米纤维膜中的应用，属于纺织领域。

背景技术

随着科学技术的发展，膜技术也得到了快速发展，其应用领域变得非常广泛。聚合物膜材料种类繁多，其中，聚合物纳米纤维膜具有孔隙率高、比表面积大、孔连通性好等优势，使其在海水淡化、污水处理、油水分离以及电池隔膜等领域有极好的应用前景。目前市场上应用最广泛的膜是通过熔融和浇铸形成的膜，虽然这种膜在很多领域中得到了很好的应用，但是其孔隙率较低，限制了其进一步的使用。

近年来纳米技术的不断发展，聚合物纳米纤维膜的应用也变得愈加广泛，如何高效的生产聚合物纳米纤维膜，成为新的研究热点。静电纺丝是目前常用的纳米纤维膜的制备方法，这种方法虽然能够生产纳米纤维膜，但是其产量较低、同时需要伴随高压，对环境条件要求较高。

为了更简单快捷的生产聚合物纳米纤维，可以通过溶液喷射技术制备纳米纤维。溶液喷射技术是一种新型的生产聚合物纳米纤维膜的方法，该方法通过压缩气体对聚合物溶液进行细化牵伸，得到纳米纤维膜。其具有操作安全、简单、容易控制、纺丝效率高等优势，促进聚合物纳米纤维膜在实际过程中的应用。但是，常规采用的溶液喷射装置是利用压缩气体直接牵伸聚合物，方式环境开放，纺丝过程不稳定，纤维成型较差。因此亟需一种能够有效解决纤维成型和纺丝稳定性问题的溶液喷射纺丝装置。

发明内容

[技术问题]

目前常规采用的溶液喷射装置简单，纺丝过程不稳定，纤维成型效果差；而采用静电纺丝产量较低，同时需要伴随高压，对环境条件要求较高。

[技术方案]

为了解决上述至少一个问题，本发明提供了一种溶液喷射纺丝装置，通过特殊的纺丝模头将气流与纺丝溶液结合，利用一定强度的气流将纺丝溶液牵伸细化并加快溶剂挥发形成纳米纤维，再通过含有抽吸装置的成网帘形成纳米纤维网，实现了溶液喷射纺丝；而且利用本发明的溶液喷射纺丝装置制备纳米纤维膜，安全，简便，有效提高了聚合物纳米纤维膜的生产效率。

本发明的第一个目的是提供一种溶液喷射纺丝装置，所述的溶液喷射纺丝装置包括储气罐、气压表、干燥器、喷丝头、接收网帘、注射泵；其中喷丝头包括气体甬道、溶液甬道、喷丝口，喷丝头中的气体甬道包括进气口和多个气体分割室；所述的进气口连接储气罐；所述的气体分割室由多个隔板分隔，将进入的压缩气体分散稳定，然后均匀输送到喷丝口；溶液甬道在喷丝头的中心，出口为喷丝口，进口与注射泵相连；干燥器在喷丝头和储气罐之间，接收网帘在喷丝口的下方。

在本发明的一种实施方式中，所述接收网帘是由转动的成网帘和抽吸装置组成，抽吸装置在成网帘下方，用于纳米纤维膜均匀的分散以及贴附在网帘上。

在本发明的一种实施方式中，所述的溶液喷射纺丝装置还包括压力表，压力表在储气罐和干燥器之间。

在本发明的一种实施方式中，所述的储气罐用于向喷丝头的气体甬道中稳定输入气流；所述的气压表用于调节和控制输入的气体气压；所述的干燥器用于干燥来自储气罐的压缩气体，除去压缩空气中的杂质；所述的喷丝头是将压缩气体和聚合物溶液结合，通过喷丝口喷出，利用气体牵拉聚合物溶液，形成纳米纤维；所述的接收网帘是用于纳米纤维的接收，形成纤维网；所述的注射泵，用于控制纺丝溶液单位时间的注入量。