一種裝卸式可調長梭型液噴噴嘴的制作方法
【技術領域】
[0001] 本實用新型涉及微納米紡絲技術領域，尤其涉及一種微納米纖維的溶液噴射紡絲 模頭。
【背景技術】
[0002] 亞微米至納米級的超細纖維具有尺寸小、比表面積高、纖維膜孔徑小、孔隙率高等 特性，其制成的材料，可廣泛應用于醫用材料、精細過濾材料、吸油材料、保暖材料、電池隔 板以及空氣凈化等各個領域。由于微納米纖維制成的材料具有良好而廣闊的應用前景，其 制備技術成為國內外的研宄熱點。
[0003]目前，大多數微納米纖維是通過靜電紡絲及熔噴紡絲等技術制備的。早在1934 年，美國實用新型專利（US1975504)指出電場力進行紡絲，其核心是在電場力的高速拉伸作 用下進行。靜電紡絲工藝工程中大多采用單針頭或多針頭設備，通常每一個針頭產生一個 泰勒錐，噴射一股射流，導致微納米纖維產量低，從而成為制約靜電紡絲的瓶頸。雖然美國 專利（US6616435B2，US6713011B2 )設計了多噴頭連續靜電紡絲裝置，其噴嘴的排列型式有 單排直線式，也有多排矩陣式。但是在多噴頭靜電紡絲系統中，周邊噴頭噴射出的射流因受 到相鄰噴頭帶有同種電荷射流的靜電排斥，導致周邊噴頭噴出的納米纖維飛散，使電場紡 絲過程變得難以控制。
[0004] 熔噴法是目前已商業化制備微納米纖維技術方法，其相關技術文獻主要包括美國 專利（US3959421，US5075068)，該方法是將聚合物熔體經噴絲板擠出后，經兩股高速高溫的 熱空氣進行牽伸而細化成超細纖維。在該紡絲過程中需要熔融的聚合物流體，對其流動性 能要求較高，而所需的高速高溫的熱空氣，其耗能較大，且紡出的纖維直徑在1卿以上。基 于靜電紡絲和熔噴技術，聚合物溶液噴射紡絲(液噴）新技術逐漸發展起來。液噴紡絲工藝 是將聚合物溶解在一種溶劑中制成紡絲溶液，再經擠出裝置輸送到噴絲板，使紡絲溶液從 噴絲板的噴絲孔中擠出，形成噴絲溶液細流；然后再有高速噴射氣流拉伸細化，使紡絲溶液 中的溶劑揮發，從而形成微納米纖維。中國專利ZL201110041792.3指出該方法是利用多股 收斂的高速氣流對成纖聚合物溶液射流進行超細拉伸并使之脫溶劑化生成納米纖維。中國 專利ZL201410150476. 3采用多級氣流腔進行氣流分配，以期獲得規模化生產的液噴紡絲 模頭。該模頭設計復雜，模頭固定，工藝參數調節困難，同時由于該模頭為每個溶液擠出細 流提供單獨的環形牽伸氣流，氣流與噴絲孔平行排列，如果氣流之間發生了干擾，難以改進 參數工藝或調節各個氣流噴嘴，從而造成紡絲不均勻或并絲現象。液噴噴嘴的研宄文獻較 少，已有的文獻報道主要《Solution blow spinning: A new method to produce micro-and nanofibers from polymer solutions》（Medeiros E S，Glenn G M，Klamczynski A P， et al， Journal of Applied Polymer Science[J]. 2009， 113(4): 2322-2330.)和 ((Nanofibers from Scalable Gas Jet Process)) (Benavides R E，Jana S C，Reneker D H，ACS Macro Letters[J]，2012，1 (8): 1032-1036.)等有所涉及。這些已有的文獻研究 表明液噴紡絲中氣流場與針頭探出距離和噴嘴形狀密切相關，但報道的溶液噴絲噴嘴主要 是環形噴嘴、圓盤形噴嘴等，普遍采用固定式噴嘴，其噴嘴結構參數不易調節。不利于改善 纖維牽伸的氣流場及相關的紡絲工藝參數，弱化了纖維拉伸細化所受到的牽伸力，最終影 響纖維的制備。 【實用新型內容】
[0005] -種基于以上技術的不足，本實用新型專利提出了一種裝卸式可調長梭型溶液噴 射紡絲噴嘴，該裝置不僅可以調節液噴紡絲中氣流場的變化和相關工藝參數，而且能方便 裝卸，利于改善纖維所處的牽伸氣流場，從而可方便獲取微納米纖維。
[0006] 本實用新型是通過以下技術方案來實現的：一種裝卸式可調長梭型液噴噴嘴，包 括氣流入口支管A、氣流入口支管B、橡膠塞套、針頭、長梭型氣流管道和噴嘴出口調節裝 置，其特征在于，所述橡膠塞套同軸固定在長梭型氣流管道的入口端上，所述的氣流入口支 管A和氣流入口支管B均與長梭型氣流管道相貫通，且分布在橡膠塞套兩側，所述的氣流入 口支管A和氣流入口支管B的長徑比可根據針頭的長徑比改變，所述針頭插入橡膠塞套，橡 膠塞套可插入不同直徑的針頭并可調節針頭在出口處的位置，所述的長梭型氣流管道出口 端設置噴嘴出口調節裝置。
[0007] 所述氣流入口支管A和氣流入口支管B對稱分布在橡膠塞套兩側，并與橡膠塞套 形成角度，為防止角度太小氣流難以匯聚，不利于纖維牽伸；同時角度也不可太大，防止氣 流在通道中衰減，不利于纖維的牽伸，所以該角度在15° -60°之間。
[0008] 所述的橡膠塞套直徑為可變參數，針頭可以在橡膠塞套中來回收縮且能確保氣密 性。
[0009] 所述的長梭狀氣流管道的直徑為中部最大，并逐漸縮小至出口處，便于對進入的 氣流進行匯聚，且防止帶有夾角的氣流速度在空腔中出現環流的現象。
[0010] 本實用新型的使用方法包括下列步驟：
[0011] 步驟一：將一定量的高分子聚合物溶解于溶液或去離子水中，得到高分子聚合物 溶液；
[0012] 步驟二：將針頭貫穿噴嘴出口調節裝置，并插入橡膠塞套，其針頭探出噴嘴出口調 節裝置的位置可調；
[0013] 步驟三：經微型注射器將高分子聚合物擠入針頭中；
[0014] 步驟四：將空壓機的氣流管道與氣流入口支管A和氣流入口支管B相連接，并通過 空壓機的氣流調節閥調節氣流大小及出口處面積，開始液噴紡絲；
[0015] 步驟五：最后采用接收裝置接受生成的微納米纖維。
[0016] 所述的步驟一中，所述高分子聚合物為聚氧化乙烯或聚環氧乙烷或聚乳酸或聚羥 基丁酸戊酸共聚酯，分子量為10萬-100萬。
[0017] 所述的步驟二中，所述針頭探出噴嘴出口調節裝置的長度為2-5mm。
[0018] 所述的步驟三中，氣流調節閥將氣流壓強調節為1. 2-1. 6Mpa。
[0019] 與現有液噴紡絲噴嘴設備相比，本實用新型專利的有益效果是該噴嘴裝置方便裝 卸，安裝調試方便，可提高液噴紡絲效率；利于便捷調節紡絲針頭的長徑比、針頭的探出距 離、噴嘴面積等重要紡絲工藝參數，可改變噴嘴結構參數，調整纖維所處的牽伸氣流場，便 于液噴微納米纖維的制備。
【附圖說明】
[0020] 下列結合附圖和實施例對本實用新型專利進一步說明：
[0021] 圖