一种气泡雾化静电纺丝喷头、静电纺丝装置及其应用.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN111172600A(43)申请公布日2020.05.19(21)申请号202010035571.4(22)申请日2020.01.14(71)申请人中原工学院地址451191河南省郑州市新郑双湖经济技术开发区淮河路1号(72)发明人何建新元苹平孙晓艳周玉嫚于文祁琳雅陈元昆岳万里刘春晖廖熙张一敏(74)专利代理机构郑州优盾知识产权代理有限公司41125代理人冉珊敏(51)Int.Cl.D01D5/00(2006.01)权利要求书1页说明书5页附图8页(54)发明名称一种气泡雾化静电纺丝喷头、静电纺丝装置及其应用(57)摘要本发明属于纺织机械领域，特别是指一种气泡雾化静电纺丝喷头、静电纺丝装置及其应用。基于气泡雾化喷射成形的静电纺丝过程，可分为气泡雾化喷射和微液滴（射流）牵伸两个阶段通过气泡雾化技术，首先将聚合物稀溶液雾化成超多数量的微液滴，之后这些微液滴受电场力和气流力的耦合作用直接牵伸形成纳米纤维。不同于现有泰勒锥静电纺丝的原理，本发明将气泡雾化技术引入静电纺丝中，通过气液混合产生的气泡流雾化喷射成大量微液滴，牵伸形成纳米纤维，最终达到气泡雾化静电纺丝方法的规模化生产纳米纤维。CN111172600ACN111172600A权利要求书1/1页1.一种气泡雾化静电纺丝喷头，其特征在于：包括内管（3），内管（3）外配合套设有外管（1），外管（1）的底部与气泡雾化喷头（4）螺纹连接，外管（1）的上部一侧设有进气接口管（6）；气泡雾化喷头（4）为锥型螺纹头，锥型螺纹头（11）内设有凹台，凹台下方贯穿依次设有下游混合室（9）和喷孔出口（10）。2.根据权利要求1所述的气泡雾化静电纺丝喷头，其特征在于：所述内管（3）顶部设有液体入口管（5）、中部为上游混合室（8），内管（3）罐体上设有复数个充气口（7），充气口（7）贯穿内管（3）管壁，充气口（7）呈360°分布于内管（3）的四周，充气口（7）的个数为16-20个，充气口（7）的直径为0.8mm。3.根据权利要求2所述的气泡雾化静电纺丝喷头，其特征在于：所述进气接口管（6）穿过外管（1）的管壁与外管（1）的内壁相齐，进气接口管（6）的端口与外管（1）的管壁之间设有密封圈。4.根据权利要求3所述的气泡雾化静电纺丝喷头，其特征在于：所述液体入口管（5）、上游混合室（8）、下游混合室（9）和喷孔出口（10）紧密联通。5.根据权利要求4所述的气泡雾化静电纺丝喷头，其特征在于：所述充气口（7）距离喷孔出口（10）的距离为72mm，上游混合室（8）和下游混合室（9）的总长度为50.5mm，上游混合室（8）的区域横截面直径为8mm，下游混合室（9）的位于喷头内的区域横截面直径为6mm，喷孔出口（10）的直径为0.8mm。6.安装有权利要求1-5任一项所述的气泡雾化静电纺丝喷头的静电纺丝装置。7.一种利用权利要求6所述的静电纺丝装置制备的微纳米纤维。8.根据权利要求7所述的静电纺丝装置制备的微纳米纤维，其特征在于，所述静电纺丝装置的工艺参数为：静电纺丝电压为40-60kV，纺丝溶液总流量为50-60mL/h，纺丝气压为0.1-0.2MPa，气体流速为0.1L/min-6L/min，喷头与接收板的距离为50-100cm。2CN111172600A说明书1/5页一种气泡雾化静电纺丝喷头、静电纺丝装置及其应用技术领域[0001]本发明属于纺织机械领域，特别是指一种气泡雾化静电纺丝喷头、静电纺丝装置及其应用。背景技术[0002]随着科学的进步，纳米纤维由于有特殊的性能，因此纳米材料会表现出很多不同于常规材料的特殊性能：量子尺寸效应、表面效应、体积效应、宏观量子隧道效应、介电限域效应等。这些效应拓宽了纳米材料的应用范围，使纳米材料获得了很多优异的性能，如电磁性能、非线性光学效应、高化学活性等，可说，纳米材料是常规材料的升级版和强化版。目前，制备纳米纤维的主要方法有：拉伸法、模板法、自组装法、静电纺丝法和溶液喷射法等。在纺丝拉伸技术中，聚合物溶液或熔体从喷丝孔挤出，应用机械力、高速气流、静电力等对挤出的液滴或细流进行拉伸。利用机械力拉伸技术进行纺丝，只能制备常规细度的纤维，目前研究的热点集中在熔喷技术和静电纺丝技术。但目前的纳米纤维的制备技术在推广上存在一定技术问题，目前静电纺丝机的产量很低，大规模应用的难度较大；熔喷技术达到的纳米纤维取向度较差，且直径较粗。因此，可以实现微纳米纤维的规模化制备，已发展成为纳米纤维的一大关键技术。发明内容[0003]为解决上述技术问题，本发明提出一种气泡雾化静电纺丝喷头、静电纺丝装置及其应用。其原理是通过气泡雾化技术，将聚合物稀溶液雾化成超多数量的微液滴，这些微液滴进一步受电场力和气流力耦合牵伸作用批量化形