一種微納米纖維離心紡絲裝置制造方法
【專利摘要】本實(shí)用新型公開一種微納米纖維離心紡絲裝置，是一種離心濕法紡絲裝置，包括支架、驅(qū)動(dòng)部件、儲(chǔ)液池、凝固池和供料部件，特別適用于紡絲溶液表面張力大，且難以采用靜電紡絲法和離心干法紡絲法制備微納米纖維的高聚物紡絲。此外，本實(shí)用新型裝置結(jié)構(gòu)簡單，操作簡便，紡絲效率高，有利于實(shí)現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)，紡絲產(chǎn)品可應(yīng)用于環(huán)境治理、吸附與分離和醫(yī)療衛(wèi)生。
【專利說明】一種微納米纖維離心紡絲裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型屬于微納米纖維材料制備及紡絲【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一種微納米纖維離心紡絲裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著微米納米技術(shù)研究的不斷升溫，微納米纖維的應(yīng)用越來越廣泛，當(dāng)前制備微納米纖維膜的方法有模板法、自組裝法、相分離法、熔噴法、靜電紡絲法。其中靜電紡絲法是研究最為廣泛的微納米纖維制備方法，但其溶液靜電紡絲法的效率低，特別是用富含功能基團(tuán)的強(qiáng)極性粘稠高分子溶液制備微納米纖維非常困難，如殼聚糖、聚乙烯亞胺、聚乙烯胺等，因?yàn)檫@類高分子中存在大量的胺基，極性很強(qiáng)，其溶液的表面能很高，粘性很大，靜電紡絲對(duì)其的純紡加工非常困難。
[0003]聚乙烯胺(PVAm)和聚乙烯胺(PEI)是一種直鏈狀、多氨基的水溶性新型反應(yīng)性高分子材料，其胺基活性很高，PVAm及其衍生物在紡織、醫(yī)藥、石油和建筑等行業(yè)用作絮凝齊U、保水劑、上膠劑和增強(qiáng)劑等。近年來，在高新【技術(shù)領(lǐng)域】，如基因治療、膜分離、催化劑和生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域也得到了很好的應(yīng)用。該材料在世界范圍內(nèi)也屬于一種剛剛興起的新型材料，主要以膜的形式應(yīng)用于CO2氣體的選擇性分離，比如中國專利申請(qǐng)?zhí)朇N201210556448 (—種聚乙烯胺復(fù)合膜及其制備方法和應(yīng)用)，中國專利申請(qǐng)?zhí)朇N201210083475 (以小分子胺改性聚乙烯胺制備的分離CO2復(fù)合膜及制備)，中國專利申請(qǐng)?zhí)朇N200910069314(用于分離酸性氣體的強(qiáng)化聚乙烯胺固定載體復(fù)合膜及其制備方法)等。由于無法采用靜電紡絲法制備聚乙烯胺和聚乙烯亞胺納米纖維，故暫時(shí)未有聚乙烯胺和聚乙烯亞胺微納米纖維的報(bào)道。
[0004]而作為新興的微納米纖維制備方法的離心紡絲法，設(shè)備簡單，不需要可提供很高靜電場(chǎng)的電源，離心紡絲法的產(chǎn)量每分鐘每孔可達(dá)3g，效率高，制備的纖維細(xì)度可達(dá)300nm，纖維直徑比較均勻，纖維排列更加規(guī)整；應(yīng)用范圍廣，適用于可熔融的金屬、無機(jī)物和高分子，還適用于以富含功能基團(tuán)、強(qiáng)極性、粘稠的高分子溶液進(jìn)行微納米纖維的制備，如聚乙烯亞胺、聚乙烯胺溶液等。
[0005]現(xiàn)有的離心紡絲法專利有美國專利Centrifugal spinning device (3696904)、Method and apparatus making superfine fibers (US20080050304A1)等，中國專利半連續(xù)紡絲機(jī)每錠多離心缸及其控制結(jié)構(gòu)(00245222.7)、一種新型半連續(xù)紡絲工藝ZL200610020587.8、熔體溶液離心紡絲制備非織造物的裝置(CN101220544A)、水平盤式旋轉(zhuǎn)離心紡絲法(CN102373513A)、可紡絲溶液的離心紡絲法(CN1177385A)、可紡絲溶液的離心紡絲法及制成的纖維制品和該制品用途(CN1064091C)、一種微分分流離心紡絲法制備納米纖維的裝置(CN103305947A)等。但現(xiàn)有的離心紡絲法都是熔融離心紡絲法或離心干法紡絲法，尚未有離心濕法紡絲法的相關(guān)報(bào)道。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本實(shí)用新型的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種微納米纖維離心紡絲裝置。
[0007]本實(shí)用新型的上述目的通過如下技術(shù)方案予以實(shí)現(xiàn):
[0008]一種微納米纖維離心紡絲裝置，包括支架、驅(qū)動(dòng)部件、儲(chǔ)液池、凝固池和供料部件；所述驅(qū)動(dòng)部件與儲(chǔ)液池連接，帶動(dòng)儲(chǔ)液池旋轉(zhuǎn)，所述儲(chǔ)液池設(shè)于凝固池內(nèi)部；儲(chǔ)液池的上部與供料部件連接，儲(chǔ)液池的側(cè)壁下部開設(shè)有若干個(gè)紡絲孔。
[0009]優(yōu)選地，所述紡絲孔的孔徑為0.2 mnT3.0 mm，控制孔徑的大小協(xié)同控制旋轉(zhuǎn)速度，可以有效控制紡絲的粗細(xì)。
[0010]優(yōu)選地，所述驅(qū)動(dòng)部件包括馬達(dá)和馬達(dá)旋轉(zhuǎn)軸，馬達(dá)的轉(zhuǎn)速均勻，易于控制，從而有利于控制紡絲的粗細(xì)均勻程度。
[0011]所述馬達(dá)與速度控制模塊和速度傳感器連接，通過速度傳感器和速度控制模塊控制馬達(dá)的旋轉(zhuǎn)速度。
[0012]優(yōu)選地,所述馬達(dá)的旋轉(zhuǎn)速度為5000 rpnTl2000 rpm。更優(yōu)選地,所述馬達(dá)的旋轉(zhuǎn)速度為6000rpnT8000 rpm。最優(yōu)選地，所述馬達(dá)的旋轉(zhuǎn)速度為7000rpm。
[0013]優(yōu)選地，所述儲(chǔ)液池設(shè)有軸心空管，軸心空管的上端與供料部件連接，下端開設(shè)有進(jìn)液微孔，供料部件通過軸心空管及軸心空管下端進(jìn)液微孔將紡絲液緩慢補(bǔ)充到儲(chǔ)液池中。
[0014]優(yōu)選地，所述供料部件由注射泵和注射器組成，注射泵推動(dòng)注射器將紡絲溶液注入儲(chǔ)液池中。
[0015]更優(yōu)選地，所述注射泵為間歇式注射泵或連續(xù)式注射泵，有利于將紡絲溶液連續(xù)、均勻地注入儲(chǔ)液池中。
[0016]優(yōu)選地，所述儲(chǔ)液池為圓柱儲(chǔ)液池，圓柱狀有利于均勻旋轉(zhuǎn)，提高紡絲效果。
[0017]優(yōu)選地，所述凝固池為環(huán)形凝固池，利于紡絲的凝固沉降。
[0018]本實(shí)用新型的儲(chǔ)液池設(shè)于凝固池的內(nèi)部，驅(qū)動(dòng)部件帶動(dòng)儲(chǔ)液池在豎直方向上高速旋轉(zhuǎn)，利用旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的離心力克服紡絲溶液的表面張力，將紡絲溶液從紡絲孔中甩出并拉伸成納米細(xì)流，沉降在儲(chǔ)液池外部，裝有凝固液的凝固池中凝固成微納米纖維。
[0019]本實(shí)用新型具有如下有益效果:
[0020]本實(shí)用新型公開一種微納米纖維離心紡絲裝置，是一種離心濕法紡絲裝置，特別適用于紡絲溶液表面張力大，且難以采用靜電紡絲法和離心干法紡絲法制備微納米纖維的高聚物紡絲。此外，本實(shí)用新型裝置結(jié)構(gòu)簡單，操作簡便，紡絲效率高，有利于實(shí)現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)，紡絲產(chǎn)品可應(yīng)用于環(huán)境治理、吸附與分離和醫(yī)療衛(wèi)生。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0021]圖1為本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)示意圖；
[0022]其中I為支架、2為馬達(dá)、3為馬達(dá)旋轉(zhuǎn)軸、4為圓柱儲(chǔ)液池、5為環(huán)形凝固池、6為紡絲孔、7為軸心空管、8為進(jìn)液微孔、9為連續(xù)式注射泵、10為注射器、11為速度控制模塊、12為速度傳感器；
[0023]圖2為本實(shí)用新型微納米纖維離心紡絲裝置制得的微納米纖維電鏡圖。
【具體實(shí)施方式】[0024]下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步的解釋說明，但具體實(shí)施例并不對(duì)本實(shí)用新型作任何限定。除非特別說明，實(shí)施例中所涉及的試劑、方法均為本領(lǐng)域常用的試劑和方法。
[0025]一種微納米纖維離心紡絲裝置，結(jié)果如圖1所示，包括支架1、馬達(dá)2、馬達(dá)旋轉(zhuǎn)軸
3、圓柱儲(chǔ)液池4、環(huán)形凝固池5和供料部件；所述馬達(dá)2固定于支架I中部，通過馬達(dá)旋轉(zhuǎn)軸3與圓柱儲(chǔ)液池4連接，所述環(huán)形凝固池5設(shè)于圓柱儲(chǔ)液池4外部；圓柱儲(chǔ)液池4的上部與供料部件連接，圓柱儲(chǔ)液池4的側(cè)壁下部開設(shè)有若干個(gè)紡絲孔6，所述紡絲孔6的孔徑為0.8 mm0
[0026]所述圓柱儲(chǔ)液池4設(shè)有軸心空管7，軸心空管7上端與供料部件連接，下端開設(shè)有進(jìn)液微孔8，供料部件通過軸心空管7及軸心空管7下端進(jìn)液微孔8將紡絲液緩慢補(bǔ)充到圓柱儲(chǔ)液池4中。所述供料部件由連續(xù)式注射泵9和注射器10組成，連續(xù)式注射泵9推動(dòng)注射器10將紡絲溶液注入圓柱儲(chǔ)液池4中。
[0027]所述馬達(dá)2與速度控制模塊11和速度傳感器12連接，通過速度傳感器12和速度控制模塊11控制馬達(dá)2的旋轉(zhuǎn)速度，所述馬達(dá)的轉(zhuǎn)速為7000 rpm。
[0028]采用本實(shí)用新型裝置制得的聚乙烯胺微納米纖維進(jìn)行掃描電鏡檢測(cè)，結(jié)果如圖2所示，從圖中可以看出微納米纖維產(chǎn)品的直徑約為200 nm，粗細(xì)均勻。
[0029]紡絲結(jié)束后，微納米纖維在凝固池底部堆疊成網(wǎng)狀，如果直接加入交聯(lián)劑交聯(lián)可進(jìn)一步制得微納米纖維膜。
【權(quán)利要求】
1.一種微納米纖維離心紡絲裝置，其特征在于，包括支架、驅(qū)動(dòng)部件、儲(chǔ)液池、凝固池和供料部件；所述驅(qū)動(dòng)部件與儲(chǔ)液池連接，帶動(dòng)儲(chǔ)液池旋轉(zhuǎn)，所述儲(chǔ)液池設(shè)于凝固池內(nèi)部；儲(chǔ)液池的上部與供料部件連接，儲(chǔ)液池的側(cè)壁下部開設(shè)有若干個(gè)紡絲孔。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述微納米纖維離心紡絲裝置，其特征在于，所述紡絲孔的孔徑為0.2 mnT3 mm。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述微納米纖維離心紡絲裝置，其特征在于，所述驅(qū)動(dòng)部件包括馬達(dá)和馬達(dá)旋轉(zhuǎn)軸。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述微納米纖維離心紡絲裝置，其特征在于，所述馬達(dá)與速度控制模塊和速度傳感器連接，通過速度傳感器和速度控制模塊控制馬達(dá)的旋轉(zhuǎn)速度。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述微納米纖維離心紡絲裝置，其特征在于，所述馬達(dá)的旋轉(zhuǎn)速度為 5000 rpm?12000 rpm。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述微納米纖維離心紡絲裝置，其特征在于，所述馬達(dá)的旋轉(zhuǎn)速度為 6000 rpm?8000 rpm。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述微納米纖維離心紡絲裝置，其特征在于，所述儲(chǔ)液池設(shè)有軸心空管，軸心空管的上端與供料部件連接，下端開設(shè)有進(jìn)液微孔，供料部件通過軸心空管及軸心空管下端進(jìn)液微孔將紡絲液補(bǔ)充到儲(chǔ)液池中。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述微納米纖維離心紡絲裝置，其特征在于，所述供料部件由注射泵和注射器組成。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述微納米纖維離心紡絲裝置，其特征在于，所述注射泵為間歇式注射泵或連續(xù)式注射泵。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述微納米纖維離心紡絲裝置，其特征在于，所述儲(chǔ)液池為圓柱儲(chǔ)液池；所述凝固池為環(huán)形凝固池。
【文檔編號(hào)】D01D5/18GK203782285SQ201420210605
【公開日】2014年8月20日 申請(qǐng)日期:2014年4月28日 優(yōu)先權(quán)日:2014年4月28日
【發(fā)明者】巫瑩柱, 陳水挾, 王禹, 莊林洲, 陶林德 申請(qǐng)人:中山大學(xué)