快速制備蓬松聚合物納米纖維的裝置的制造方法
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及聚合物納米纖維材料領域，特別是涉及一種制備蓬松聚合物納米纖維的裝置。
【背景技術】
[0002]由于聚合物納米纖維具有優(yōu)異的隔熱性能、過濾性能、吸波性能、儲能性能、吸附性能等性能，使其在防寒保暖、環(huán)境工程、醫(yī)藥衛(wèi)生、航空航天，軍事防護以及建筑等領域將會得到廣泛的應用，特別是蓬松納米纖維在隔熱保溫方面的性能尤為突出。雖然專利申請CN102206883B公開過一種蓬松狀超細纖維的制備方法，但該方法有非常大的局限性，過程繁瑣，適用性差，而且所制備的纖維直徑較粗，在微米級上。實際上，目前還沒有快速制備蓬松聚合物納米纖維的好方法。在這種情況下，本實用新型專利提出一種通過空氣放大器的氣體附壁放大效應，使高溫熱空氣快速集中在靜電紡絲噴頭及電噴射流周圍，快速去除射流中的溶劑，使電紡納米纖維快速干燥、并沉積在收集器上形成蓬松的聚合物納米纖維團或納米纖維絮片。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本實用新型提供一種快速制備蓬松聚合物納米纖維的裝置，利用該裝置制備蓬松聚合物納米纖維的方法簡單、方便，適用于各種聚合物，而且制備的蓬松纖維直徑均在納米級。
[0004]本實用新型的快速制備蓬松聚合物納米纖維的裝置，包括靜電紡絲裝置、接收裝置、熱空氣源及空氣放大器，該熱空氣源置于該空氣放大器的吸氣口側，靜電紡絲噴頭的末端在該空氣放大器的出氣口的中心軸上，與出氣口之間的距離在O-1Ocm范圍內(nèi)可調(diào)；噴頭與接收器之間的距離在0.5-3.0米之間可調(diào)。
[0005]較佳的，所述空氣放大器的“引風”入口縫隙為0-2.0mm。
[0006]較佳的，所述靜電紡絲裝置的靜電紡絲噴頭是不銹鋼質的針狀毛細管，針狀毛細管的數(shù)量為1-10支。
[0007]較佳的，所述接收裝置為不銹鋼網(wǎng)。
[0008]較佳的，所述熱空氣源為熱風槍。
[0009]利用以上裝置，快速制備蓬松聚合物納米纖維的方法，包括以下步驟:
[0010]A.配置靜電紡絲用溶液；
[0011]B.開啟熱風，根據(jù)不同聚合物的性質設定熱風的溫度；
[0012]C.開啟空氣放大器，使熱風通過空氣放大器；
[0013]D.開始靜電紡絲；
[0014]E.收集蓬松納米纖維。
[0015]較佳的，所述被加熱后的熱空氣溫度為40_120°C ;靜電紡絲時，高壓靜電場的場強為 10-200kv/m。
[0016]較佳的，聚合物溶液通過塑料管輸入電紡噴頭，輸入動力為齒輪泵、氣壓或液壓。
[0017]所述接收裝置的接收方式為動態(tài)或靜態(tài)。
[0018]所述聚合物包含聚丙烯腈、聚酰亞胺、尼龍、芳香聚酰胺、聚甲基丙烯酸甲酯、聚氨酯、聚乙烯醇、醋酸纖維素、聚乳酸、聚乙烯醇縮丁醛、線性聚酚醛樹脂。
[0019]本實用新型快速制備蓬松聚合物納米纖維的裝置通過空氣放大器的氣體附壁放大效應，使高溫熱空氣快速集中在靜電紡絲噴頭及電噴射流周圍，快速去除射流中的溶劑，形成的聚合物納米纖維間沒有任何的粘連，使電紡納米纖維快速干燥、并沉積在接收裝置上形成蓬松的聚合物納米纖維團或納米纖維絮片等。
[0020]上述說明僅是本實用新型技術方案的概述，為了能夠更清楚了解本實用新型的技術手段，而可依照說明書的內(nèi)容予以實施，并且為了讓本實用新型的上述和其他目的、特征和優(yōu)點能夠更明顯易懂，以下特舉較佳實施例，并配合附圖，詳細說明如下。
【附圖說明】
[0021]圖1為本實用新型快速制備蓬松聚合物納米纖維的裝置的結構示意圖；
[0022]圖2A及圖2B為本實用新型實施例1制備的蓬松聚丙烯腈(PAN)纖維的SEM圖；
[0023]圖3A及圖3B為本實用新型實施例2制備的蓬松聚酰亞胺(PI)纖維的SEM圖。
[0024]附圖標記說明:1_靜電紡絲噴頭；2_接收裝置；3-熱空氣源；4-空氣放大器；41-吸氣口 ；42_出氣口的中心軸；43-“引風”入口縫隙；44_靜電紡絲噴頭與出氣口之間的距離；5_蓬松納米纖維；10-輸送聚合物溶液管道。
【具體實施方式】
[0025]為更進一步闡述本實用新型為達成預定發(fā)明目的所采取的技術手段及功效，以下結合較佳實施例，對依據(jù)本實用新型提出的快速制備蓬松聚合物納米纖維的裝置其【具體實施方式】、結構、制備方法、步驟、特征及其功效，詳細說明如后。
[0026]如圖1所示，為本實用新型快速制備蓬松聚合物納米纖維的裝置的結構示意圖，包括靜電紡絲裝置、接收裝置2、熱空氣源3及空氣放大器4，該熱空氣源3置于該空氣放大器4的吸氣口側41，靜電紡絲噴頭I的末端在該空氣放大器的出氣口的中心軸42上，與出氣口之間的距離在O-1Ocm范圍內(nèi)可調(diào)；噴頭與接收器之間的距離在0.5-3.0米之間可調(diào)。
[0027]—實施例中，空氣放大器4的“引風”入口縫隙43為0-2.0_。
[0028]一實施例中，靜電紡絲裝置的靜電紡絲噴頭是不銹鋼質的針狀毛細管，針狀毛細管的數(shù)量為1-10支。
[0029]實施例1:
[0030]在本實施例中，熱空氣源采用熱風槍，電熱絲溫度設置為600°C，被加熱空氣溫度達120°C，空氣放大器進氣壓力為0.1MPa，靜電紡絲方式為單針靜電紡絲，連接高壓電源正極，電壓為15KV，接收裝置為靜止的不銹鋼網(wǎng)。
[0031]具體制備步驟如下:
[0032]稱取1g特性粘度為2.0dl/g的PAN，加入56.6g N’N- 二甲基乙酰胺(DMAC)，使聚丙烯腈溶液質量濃度約為15%，加入0.2%的十六烷基三甲基溴化銨(DEMAB)，增加溶液的導電性，在80°C溫度下采用機械攪拌2hr后形成均一透明的溶液，再用500目尼龍濾網(wǎng)過濾待用。開啟熱風槍，設置熱風槍電熱絲溫度為600 °C，被加熱空氣溫度達120°C，開啟空氣放大器，調(diào)節(jié)進氣壓力為0.1MPa,將準備好的PAN溶液通過單針靜電紡絲的方式電紡成納米纖維。整套裝置安裝如圖1。靜電紡絲電壓為12KV，接收器為不銹鋼網(wǎng)，距離紡絲針尖500mm，最終得到PAN的蓬松納米纖維團，圖2A和圖2B是用PAN制備的蓬松超細纖維的掃描電鏡照片。
[0033]實施例2:
[0034]在本實施例中，熱空氣源采用熱風槍，電熱絲溫度設置為200°C，被加熱空氣溫度達40°C，空氣放大器進氣壓力為0.1MPa，靜電紡絲方式為多針靜電紡絲，連接高壓電源正極，電壓為15KV，接收裝置為連續(xù)運轉的不銹鋼網(wǎng)帶
[0035]具體制備步驟如下:
[0036]取自合成的濃度為20%，特性粘度為1.0dl/g的PAA原溶液50g加入5.6g丙酮使溶液總的質量濃度約為18%，加入0.2%的DEMAB，在0°C下機械攪拌2hr后形成均一透明的溶液，再用500目尼龍濾網(wǎng)過濾待用。開啟熱風槍，設置熱風槍電熱絲溫度為200°C，被加熱空氣溫度達40°C，開啟空氣放大器，調(diào)節(jié)進氣壓力為0.1MPa,將準備好的PAA溶液通過單針靜電紡絲的方式電紡成納米纖維。整套裝置安裝如圖1。靜電紡絲電壓為15 KV，接收器為不銹鋼網(wǎng)，距離紡絲針尖3000mm，最終得到PAA的蓬松納米纖維絮片，絮片經(jīng)亞胺化后得到聚酰亞胺(PI)蓬松納米纖維絮片。圖3A及圖3B是用PAA制備的PI蓬松納米纖維的掃描電鏡照片。
[0037]以上所述，僅是本實用新型的較佳實施例而已，并非對本實用新型作任何形式上的限制，雖然本實用新型已以較佳實施例揭露如上，然而并非用以限定本實用新型，任何熟悉本專業(yè)的技術人員，在不脫離本實用新型技術方案范圍內(nèi)，當可利用上述揭示的技術內(nèi)容作出些許更動或修飾為等同變化的等效實施例，但凡是未脫離本實用新型技術方案的內(nèi)容，依據(jù)本實用新型的技術實質對以上實施例所作的任何簡單修改、等同變化與修飾，均仍屬于本實用新型技術方案的范圍內(nèi)。
【主權項】
1.一種快速制備蓬松聚合物納米纖維的裝置，包括靜電紡絲裝置、接收裝置，其特征在于還包括熱空氣源及空氣放大器，該熱空氣源置于該空氣放大器的吸氣口側，靜電紡絲噴頭的末端在該空氣放大器的出氣口的中心軸上，與出氣口之間的距離在O-1Ocm范圍內(nèi)可調(diào)；噴頭與接收器之間的距離在0.5-3.0米之間可調(diào)。
2.如權利要求1所述的快速制備蓬松聚合物納米纖維的裝置，其特征在于所述空氣放大器的“引風”入口縫隙為0-2.0mm0
3.如權利要求1所述的快速制備蓬松聚合物納米纖維的裝置，其特征在于所述靜電紡絲裝置的靜電紡絲噴頭是不銹鋼質的針狀毛細管，針狀毛細管的數(shù)量為1-10支。
4.如權利要求1所述的快速制備蓬松聚合物納米纖維的裝置，其特征在于所述接收裝置為不銹鋼網(wǎng)。
5.如權利要求1所述的快速制備蓬松聚合物納米纖維的裝置，其特征在于所述熱空氣源為熱風槍。
【專利摘要】本實用新型是有關于一種快速制備蓬松聚合物納米纖維的裝置，包括靜電紡絲裝置、接收裝置，還包括熱空氣源及空氣放大器，該熱空氣源置于該空氣放大器的吸氣口側，靜電紡絲噴頭的末端在該空氣放大器的出氣口的中心軸上，與出氣口之間的距離在0-10cm范圍內(nèi)可調(diào)；噴頭與接收器之間的距離在0.5-3.0米之間可調(diào)。利用本實用新型的裝置制備蓬松聚合物納米纖維的方法簡單、方便，適用于各種聚合物，而且制備的蓬松纖維直徑均在納米級。
【IPC分類】D01D5-00, D01F9-22
【公開號】CN204370058
【申請?zhí)枴緾N201420663303
【發(fā)明人】程楚云, 侯豪情
【申請人】江西先材納米纖維科技有限公司
【公開日】2015年6月3日
【申請日】2014年11月7日