納米界面材料的制備裝置的制作方法

本發(fā)明涉及氣泡紡領(lǐng)域，尤其涉及一種納米界面材料的制備裝置。

背景技術(shù)：

納米纖維因?yàn)榫哂斜缺砻娣e大、質(zhì)量輕、粒子尺寸小等優(yōu)點(diǎn)，用納米纖維制成的高級防護(hù)服，其織物多孔且有膜，不僅能使空氣透過，具可呼吸性，還能擋風(fēng)和過濾微細(xì)粒子，對氣溶膠有阻擋性，可防生化武器及有毒物質(zhì)；將納米纖維植入織物表面，可形成一層穩(wěn)定的氣體薄膜，制成雙疏性界面織物，既可防水，又可防油、防污。因此被廣泛應(yīng)用到航空、軍用、組織、醫(yī)療、過濾等領(lǐng)域。

目前制備納米纖維的方法有多噴頭靜電紡、同軸靜電紡、氣泡紡絲等，但靜電紡絲過程中存在溶液易揮發(fā)、針頭堵塞、產(chǎn)量低等問題。

傳統(tǒng)的氣流氣泡紡制備可以在無靜電的條件下完成紡絲過程，避免了由于高壓靜電而產(chǎn)生的靜電污染；同時還可把靜電作為輔助裝置，對氣泡進(jìn)行預(yù)拉伸，再在氣流作用下完成紡絲過程。另外旋轉(zhuǎn)氣流可以將多股射流進(jìn)行加捻，有望用一步成紗法制備出納米紗。而靜電輔助氣流氣泡紡可以在靜電和氣流場的共同作用下提高產(chǎn)量和產(chǎn)品性能。

傳統(tǒng)的氣流氣泡紡主要通過單種溶液的單一氣泡紡絲，沒有氣泡與其他功能母粒或氣流或氣泡的界面作用，這樣就大大限制了它的應(yīng)用等。

但是，仍然需要一種生產(chǎn)效率更高、操作簡單的納米界面材料裝置。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為了克服現(xiàn)有技術(shù)的上述缺陷，本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種納米界面材料的制備裝置，其能生產(chǎn)效率更高、操作簡單。

本發(fā)明的具體技術(shù)方案是：

本申請公開了

一種納米界面材料的制備裝置，包括：氣泡生成裝置、laval管、輸氣機(jī)構(gòu)、階梯槽、噴嘴；所述laval管包括收縮部和擴(kuò)張部，所述收縮部的小口徑端與所述擴(kuò)張部的小口徑端連通；所述輸氣機(jī)構(gòu)與所述收縮部的大口徑端連通，用于向所述laval管輸入氣體；所述階梯槽的大口徑端與所述儲料器連通，用于接收所述氣泡生成裝置輸出的氣泡；所述階梯槽的小口徑端通過靠近于所述擴(kuò)張部的小口徑端的通孔與所述收縮部連通；所述laval管設(shè)置在所述噴嘴內(nèi)。

優(yōu)選地，所述收縮部位于所述擴(kuò)張部的正上方，所述儲料器和所述階梯槽位于所述噴嘴內(nèi)。

優(yōu)選地，所述氣泡生成裝置包括儲料器，所述儲料器內(nèi)設(shè)置有紡絲液和熱空氣。

優(yōu)選地，所述納米界面材料的制備裝置包括用于向所述儲料器輸入氣體的氣體輸入機(jī)構(gòu)和/或向所述儲料器輸入液體的液體輸入裝置。

優(yōu)選地，所述流體輸入裝置包括供液池、分別與所述供液池和所述儲料器連通的輸液泵，所述供液池的上方密封。

優(yōu)選地，所述儲料器的數(shù)量在1至100個之間。

優(yōu)選地，所述輸氣機(jī)構(gòu)包括氣泵、用于將所述氣泵和所述擴(kuò)張部的大口徑端連通的第二氣管，所述第二氣管的內(nèi)徑在1mm-1000mm之間。

優(yōu)選地，包括與所述噴嘴相對設(shè)置的接收板，所述接收板為平板式的或滾筒式的。

優(yōu)選地，所述階梯槽的臺階數(shù)量在1至100個之間，每個臺階的高度在1cm-100cm之間，所述階梯槽的臺階高度自其大口徑端向其小口徑端逐漸變小。

優(yōu)選地，所述氣流氣泡紡裝置包括電源電壓裝置，所述電源電壓裝置的正極可以與所述噴嘴或者儲料器電性連接，所述電源電壓裝置的負(fù)極接地。

本發(fā)明采用上述結(jié)構(gòu)可以具有以下優(yōu)點(diǎn)：。

1.納米界面材料的制備裝置具有常溫操作、操作簡單等優(yōu)點(diǎn)；

2.階梯槽減小了多氣泡間相互影響的問題，便于氣泡與功能母?；驘峥諝饣驓馀菰趌aval管口產(chǎn)生界面作用，從而更方便制備納米界面材料；

3.供液池不斷向儲料器供液，保證連續(xù)紡絲。

4.儲料器及l(fā)aval管內(nèi)氣流穩(wěn)定，紡出的納米纖維更均勻。

附圖說明

在此描述的附圖僅用于解釋目的，而不意圖以任何方式來限制本發(fā)明公開的范圍。另外，圖中的各部件的形狀和比例尺寸等僅為示意性的，用于幫助對本發(fā)明的理解，并不是具體限定本發(fā)明各部件的形狀和比例尺寸。本領(lǐng)域的技術(shù)人員在本發(fā)明的教導(dǎo)下，可以根據(jù)具體情況選擇各種可能的形狀和比例尺寸來實(shí)施本發(fā)明。

圖1為本申請實(shí)施例中的納米界面材料的制備裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為材料進(jìn)入該納米界面材料的制備過程示意圖。

以上附圖的附圖標(biāo)記：1-供液池、2-輸液泵、3-噴嘴、4-氣泵、51-第一氣管、52-第二氣管；6-laval管、7-儲料器、8-納米纖維、9-階梯槽、10-氣泡、11-紡絲液、12-接收板。

具體實(shí)施方式

結(jié)合附圖和本發(fā)明具體實(shí)施方式的描述，能夠更加清楚地了解本發(fā)明的細(xì)節(jié)。但是，在此描述的本發(fā)明的具體實(shí)施方式，僅用于解釋本發(fā)明的目的，而不能以任何方式理解成是對本發(fā)明的限制。在本發(fā)明的教導(dǎo)下，技術(shù)人員可以構(gòu)想基于本發(fā)明的任意可能的變形，這些都應(yīng)被視為屬于本發(fā)明的范圍。

本申請實(shí)施例中公開了一種納米界面材料的制備裝置，包括：氣泡生成裝置、laval管6、輸氣機(jī)構(gòu)、階梯槽9、噴嘴3；所述laval管6包括收縮部和擴(kuò)張部，所述收縮部的小口徑端與所述擴(kuò)張部的小口徑端連通；所述輸氣機(jī)構(gòu)與所述收縮部的大口徑端連通，用于向所述laval管6輸入氣體；所述階梯槽9的大口徑端與所述儲料器7連通，用于接收所述氣泡生成裝置輸出的氣泡10；所述階梯槽9的小口徑端通過靠近于所述擴(kuò)張部的小口徑端的通孔與所述收縮部連通；所述laval管6設(shè)置在所述噴嘴3內(nèi)。

在本實(shí)施方式中，所述氣泡生成裝置包括位于所述噴嘴3內(nèi)的儲料器7，所述儲料器7內(nèi)設(shè)置有用于生成氣泡的紡絲液和熱空氣；用于向所述儲料器7輸入氣體的氣體輸入機(jī)構(gòu)；用于向所述儲料器輸入氣體的氣體輸入機(jī)構(gòu)。所述流體輸入機(jī)構(gòu)包括供液池1、分別與所述供液池1和所述儲料器7連通的輸液泵2。所述供液池1內(nèi)存儲有紡絲液11。位于噴嘴3外的供液池1通過位于所述噴嘴3外輸液泵2將紡絲液11輸送至儲料器7里。優(yōu)選地，供液池1的上方保持密封狀態(tài)，以減小紡絲液11的揮發(fā)。

所述氣體輸入機(jī)構(gòu)包括氣泵4、用于將所述氣泵4和所述儲料器7的下部連通的第一氣管51、所述第一氣管51的內(nèi)徑在1mm-1000mm之間。

儲料器7內(nèi)的紡絲液11受到熱空氣的氣流后，會在儲料器7的內(nèi)部產(chǎn)生許多氣泡10，最后在儲料器7的端口(圖中上部)產(chǎn)生氣泡10。在本實(shí)施方式中，所述儲料器7為兩個。當(dāng)然的，在其他可選的實(shí)施方式中，所述儲料器7的數(shù)量可以根據(jù)需要設(shè)置，例如可以在1至100個之間。在本實(shí)施方式中，所述儲料器7為兩個，從而使得紡絲效率大大提高。

在其他可選的實(shí)施方式中，儲料器7內(nèi)還可以設(shè)置有紡絲溶液、紡絲溶劑、熱空氣或用于使生產(chǎn)出的納米纖維具有特殊功能的功能母粒等。特別的，在不同的儲料器7內(nèi)可以設(shè)置有多種不同的物料，由此可以根據(jù)實(shí)際需要生產(chǎn)出種或異種氣泡的碎片交界，經(jīng)過氣流和/或電壓的牽伸，最終形成復(fù)合納米纖維。

在本實(shí)施方式中，所述輸氣機(jī)構(gòu)與所述氣體輸入機(jī)構(gòu)共用同一個氣泵4，該氣泵4通過第二氣管52和所述擴(kuò)張部的大口徑端連通，所述第二氣管52的內(nèi)徑在1mm-1000mm之間。由于向各個所述儲料器7以及所述laval管6輸出氣體為同一個氣泵4，這樣使得儲料器7內(nèi)部的紡絲液11受到的氣流穩(wěn)定。所述輸氣機(jī)構(gòu)還可以包括壓力調(diào)節(jié)閥和/或流量調(diào)節(jié)閥。

所述階梯槽9的大口徑端與所述儲料器7連通。所述階梯槽9的小口徑端與所述laval管6的通孔連通。且，該通孔設(shè)置在所述擴(kuò)張部靠近于所述收縮部處。在所述儲料器7的端口形成的氣泡10經(jīng)過階梯槽9的臺階的作用，最后成為一層超薄超小的氣泡膜。在一個可選的實(shí)施方式中，所述階梯槽9的臺階數(shù)量可以根據(jù)實(shí)際需要設(shè)定，例如可以在1至100個之間。每個臺階的高度也可以根據(jù)實(shí)際需要設(shè)定，例如可以在1cm-100cm之間。所述階梯槽的臺階高度自其大口徑端向其小口徑端逐漸變小。

在本實(shí)施方式中，laval管6的所述收縮部的小口徑端與所述擴(kuò)張部的小口徑端連通；所述輸氣機(jī)構(gòu)與所述收縮部的大口徑端連通。laval管6由兩個錐形管構(gòu)成，其中一個為收縮部，另一個為擴(kuò)張部。所述收縮部位于所述擴(kuò)張部的正上方。在壓力作用下，流體經(jīng)過噴管向后運(yùn)動，進(jìn)入laval管6的收縮部。在這一階段，遵循"流體在管中運(yùn)動時，截面小處流速大，截面大處流速小"的原理，因此氣流不斷加速。當(dāng)?shù)竭_(dá)窄喉時，流速已經(jīng)超過了音速。而跨音速的流體在運(yùn)動時卻不再遵循"截面小處流速大，截面大處流速小"的原理，而是恰恰相反，截面越大，流速越快。laval管6實(shí)際上起到了一個"流速增大器"的作用。

經(jīng)過laval管6的氣流作用后，由所述階梯槽9生成的氣泡膜會在laval管6的上端口被拉伸成為納米纖維8。

優(yōu)選地，納米界面材料的制備裝置還可以包括接收板12，以接收納米纖維8。其中接收板12可以是平板也可以是滾筒式的。

優(yōu)選地，所述氣流氣泡紡裝置還可以包括電源電壓裝置，所述電源電壓裝置的正極可以與所述噴嘴或者儲料器(所述噴嘴或者儲料器由導(dǎo)電材質(zhì)制成，例如鋁合金或不銹鋼等)相電性連接，所述電源電壓裝置的負(fù)極接地，以使紡絲液導(dǎo)電或?yàn)榱烁菀仔纬商├斟F，從而更易紡成納米纖維。

優(yōu)選地，所述laval管6可以為可調(diào)式laval管，即，所述laval管6的尺寸可以根據(jù)需要進(jìn)行調(diào)整。

參照圖2所示，圖中示出了納米界面材料制備過程示意圖，圖中示出了在laval管以及電源電壓裝置的作用下，氣泡受所述laval管6的氣流或靜電的牽伸作用下逐漸破碎最后成型。

本說明書中的各個實(shí)施例均采用遞進(jìn)的方式描述，每個實(shí)施例重點(diǎn)說明的都是與其他實(shí)施例的不同之處，各個實(shí)施例之間相同相似的部分互相參見即可。

上述實(shí)施例只為說明本發(fā)明的技術(shù)構(gòu)思及特點(diǎn)，其目的在于讓熟悉此項(xiàng)技術(shù)的人士能夠了解本發(fā)明的內(nèi)容并據(jù)以實(shí)施，并不能以此限制本發(fā)明的保護(hù)范圍。凡根據(jù)本發(fā)明精神實(shí)質(zhì)所作的等效變化或修飾，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。