一種溶液噴射紡絲模頭的制作方法
【專利摘要】本發明公開了一種溶液噴射紡絲模頭，該模頭包括進料板、分配板、噴絲毛細管、噴絲毛細管固定板、一級氣流擋板、第一氣流腔、二級氣流擋板、第二氣流腔、一級氣流蓋板、三級氣流擋板、第三氣流腔、噴絲毛細管固定件、二級氣流蓋板。噴絲毛細管固定件的設計可以在保證同心的同時，便于模頭的安裝、拆卸和維護。噴絲毛細管可拆卸連接方式緊密連接于噴絲毛細管固定板上，當發生堵料或者損壞時，方便拆卸。該模頭可以實現為每個溶液擠出細流提供單獨的環形牽伸氣流，且牽伸氣流分布均勻，可保證紡絲過程的順利進行，具有組裝方便，生產效率高，可規模化生產的特點。
【專利說明】一種溶液噴射紡絲模頭
【技術領域】
[0001]本發明涉及紡絲模具【技術領域】，尤其是涉及一種用于制備微納米纖維的溶液噴射紡絲模頭。
[0002]背景資料
[0003]微納米纖維由于直徑小、比表面積大等優點，被認為是一種高性能、高附加值的纖維產品，在過濾材料、保暖材料、吸油材料、醫療衛生等領域應用廣泛。目前制備微納米纖維的方法包括熔噴法、雙組份復合紡絲法、靜電紡絲法以及溶液噴射紡絲法等。
[0004]所說的溶液噴射紡絲法，是中國專利ZL201110041792.3揭示的一種聚合物納微纖維非織造布的制備方法，其紡絲過程是把一種或多種聚合物的溶液擠壓通過噴絲孔，同時利用高速氣體噴吹紡絲液的擠出細流，從而實現紡絲液的超細拉伸并促進溶劑揮發而形成微納米纖維的方法。
[0005]溶液噴射紡絲法作為一種新型紡絲技術，目前尚未有專門針對該技術的紡絲模頭，尤其是可適用規模化生產的紡絲模頭。作為一種氣流拉伸成形紡絲技術，溶液噴射紡絲法可視為由熔噴技術演變而來，其區別在于，在溶液噴射紡絲過程中使用紡絲溶液代替熔噴技術中紡絲熔體，因此在熔噴技術中廣泛使用的雙槽型紡絲模頭也可應用于溶液噴射法中，該類紡絲模頭在多個專利中已有報道，如在美國專利US3849040，US3825380和中國專利申請201210283434.3等。但在實際操作中，該類模頭容易出現紡絲熔體粘附噴絲孔、噴吹風風速不勻導致的風口狹縫、易出現并絲和紡絲不均勻等問題。
【發明內容】
[0006]針對現有技術的不足，本發明擬解決的技術問題是，提供一種溶液噴射紡絲模頭。該模頭可以實現為每個溶液擠出細流提供單獨的環形牽伸氣流，且牽伸氣流分布均勻，可保證紡絲過程的順利進行，具有組裝方便，生產效率高，可規模化生產的特點。
[0007]本發明解決其技術問題所采用的技術方案是，提供一種溶液噴射紡絲模頭。該模頭包括進料板、分配板、噴絲毛細管、噴絲毛細管固定板、一級氣流擋板、第一氣流腔、二級氣流擋板、第二氣流腔、一級氣流蓋板、三級氣流擋板、第三氣流腔、噴絲毛細管固定件、二級氣流蓋板。
[0008]所述進料板具有進料腔、進料孔用以輸入紡絲溶液；所述分配板具有分配導槽，分配導槽包括分配橫導槽和/或分配豎導槽中的一個或者兩個，可用于具有多排噴絲毛細管的溶液噴射紡絲，分配橫導槽和分配豎導槽都具有分配孔，用以分配紡絲溶液；所述噴絲毛細管固定板上安裝有噴絲毛細管；所述一級氣流擋板具有一級進氣孔用以輸入高壓氣體；所述二級氣流擋板具有二級進氣孔用以輸入被緩沖后的高壓氣體；所述一級氣流蓋板具有一級貫通孔用以擴散二級進氣孔導入的氣體，同時一級氣流蓋板具有固定孔，噴絲毛細管從固定孔穿過，用以噴絲毛細管固定件的固定；所述二級氣流蓋板具有二級貫通孔，用以通過均勻的高速氣流實現對噴絲毛細管中的溶液細流實現牽伸并促進溶劑揮發形成微納米纖維。[0009]所述分配板與進料板緊密配合，并且緊靠于進料板的表面上具有流體分配導槽，該分配導槽把進料板輸入的紡絲溶液進行相應地分配；噴絲毛細管固定板與分配板緊密配合；噴絲毛細管緊密連接于噴絲毛細管固定板上，并且穿過一級氣流蓋板的固定孔和噴絲毛細管固定件，穿出二級氣流蓋板下部，噴絲毛細管的上表面對應分配孔，用以壓出紡絲溶液細流；二級氣流擋板分別與噴絲毛細管固定板和一級氣流蓋板緊密配合，形成第二氣流腔；一級氣流擋板分別與噴絲毛細管固定板和二級氣流擋板緊密配合，形成第一氣流腔；三級氣流擋板分別與一級氣流蓋板和二級氣流蓋板緊密配合，形成第三氣流腔；噴絲毛細管固定件緊密連接于一級氣流蓋板的固定孔上，與噴絲毛細管形成緊密配合，可阻止第二氣流腔的氣體沿噴絲毛細管周圍噴出，同時起到將噴絲毛細管固定的作用。
[0010]所述溶液噴射紡絲模頭在進料板的進料腔內設置成具有分料導槽的結構，從而省去分配板，此種模頭可用于具有單排噴絲毛細管的溶液噴射紡絲。所述分料導槽的導槽之間具有凹槽，而且凹槽高度逐漸減小，以減緩進料口的料液流速，使之經過緩沖后均勻的進入噴絲毛細管。
[0011]所述噴絲毛細管與噴絲毛細管固定板的連接方式是可拆卸連接。
[0012]所述噴絲毛細管固定件與一級氣流蓋板的固定孔的連接方式是可拆卸連接。
[0013]所述噴絲毛細管的長度是其內徑的12-150倍，其延伸到二級氣流蓋板外部的長度是其內徑的1_10倍。
[0014]所述第一氣流腔和第二氣流腔的高度是噴絲毛細管內徑的至少6倍。
[0015]所述第三氣流腔的高度是噴絲毛細管內徑的至少3倍。
[0016]所述分配孔直徑是0.2_2mm。
[0017]所述一級進氣孔的直徑為8-100mm。
[0018]所述二級進氣孔的直徑是0.5_5mm。
[0019]所述一級貫通孔在一級氣流蓋板上均勻排布,其直徑是0.2_5mm。
[0020]所述二級貫通孔與相對應的噴絲毛細管具有相同數量，噴絲毛細管和二級貫通孔具有同軸設計，其直徑是噴絲毛細管外徑的1.5-5倍。
[0021]所述模頭的工作原理是:將紡絲溶液通過進料孔進到進料板的進料腔中，經過分配板的分配導槽分料后，由分配孔(或者省去分配板，由分料導槽分料)均勻的進入噴絲毛細管中，并擠出形成紡絲溶液細流。高速高壓氣體由一級進氣孔進入第一氣流腔緩沖，再經二級進氣孔進入第二氣流腔進一步緩沖穩壓，經一級貫通孔進入第三氣流腔，經過三級混合后的均勻氣流再由二級貫通孔噴出，在紡絲溶液細流周圍形成環形牽伸氣流，可實現溶液細流的超細拉伸，并促進溶劑揮發，形成微納米纖維。
[0022]與現有技術相比，本發明的有益效果是:
[0023](I)相比現有的雙槽型熔噴紡絲模頭，本技術方案可以實現為每個溶液擠出細流提供單獨的環形牽伸氣流，可以防止氣流牽伸力不足、紡絲液的噴絲模頭上的粘連，以及牽伸風分布不勻導致的紡絲不順利等問題。
[0024](2)溶液噴射紡絲模頭具有三級氣流腔，可將由一級進氣孔進入的高壓氣流充分均勻，以適應紡絲氣流對生產工藝的要求,初生高均勻度的微納米纖維。
[0025](3)噴絲毛細管固定件的設計可以在保證同心的同時，便于模頭的安裝、拆卸和維護。[0026](4)噴絲毛細管可拆卸連接方式緊密連接于噴絲毛細管固定板上，當發生堵料或者損壞時，方便拆卸。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0027]圖1是本發明溶液噴射紡絲模頭一種實施例示意圖。
[0028]圖2是本發明溶液噴射紡絲模頭一種實施例分配板上表面示意圖。
[0029]圖3是本發明溶液噴射紡絲模頭一種實施例分配板上表面示意圖。
[0030]圖4是本發明溶液噴射紡絲模頭一種實施例進料板下表面示意圖。
[0031]圖5是本發明溶液噴射紡絲模頭一種實施例二級氣流蓋板下表面示意圖。
[0032]圖6是本發明溶液噴射紡絲模頭一種實施例二級氣流蓋板下表面示意圖。
【具體實施方式】
[0033]下面結合實施例及附圖對本發明作進一步詳細說明。
[0034]該溶液噴射紡絲模頭(參見圖1-6)包括進料板1、分配板2、噴絲毛細管3、噴絲毛細管固定板4、一級氣流擋板5、第一氣流腔6、二級氣流擋板7、第二氣流腔8、一級氣流蓋板
9、三級氣流擋板10、第三氣流腔11、噴絲毛細管固定件12、二級氣流蓋板13。
[0035]所述進料板I具有進料腔1.1、進料孔1.2用以輸入紡絲溶液；所述分配板2具有分配導槽，分配導槽包括分配橫導槽2.1和/或分配豎導槽2.2中的一個或者兩個,可用于具有多排噴絲毛細管3的溶液噴射紡絲，分配橫導槽2.1和分配豎導槽2.2都具有分配孔
2.3，用以分配紡絲溶液；所述噴絲毛細管固定板4上安裝有噴絲毛細管3 ;所述一級氣流擋板5具有一級進氣孔5.1用以輸入高壓氣體；所述二級氣流擋板7具有二級進氣孔7.1用以輸入被緩沖后的高壓氣體；所述一級氣流蓋板9具有一級貫通孔9.1用以擴散二級進氣孔7.1導入的氣體，同時一級氣流蓋板9具有固定孔9.2，噴絲毛細管3從固定孔9.2穿過，用以噴絲毛細管固定件12的固定；所述二級氣流蓋板13具有二級貫通孔13.1，用以通過均勻的高速氣流實現對噴絲毛細管3中的溶液細流實現牽伸并促進溶劑揮發形成微納米纖維。
[0036]所述分配板2與進料板I緊密配合，并且緊靠于進料板I的表面上具有流體分配導槽，該分配導槽把進料板I輸入的紡絲溶液進行相應地分配；噴絲毛細管固定板4與分配板2緊密配合；噴絲毛細管3緊密連接于噴絲毛細管固定板4上，并且穿過一級氣流蓋板9的固定孔9.2和噴絲毛細管固定件12，穿出二級氣流蓋板13下部，噴絲毛細管3的上表面對應分配孔2.3，用以壓出紡絲溶液細流；二級氣流擋板7分別與噴絲毛細管固定板4和一級氣流蓋板9緊密配合，形成第二氣流腔8 ;一級氣流擋板5分別與噴絲毛細管固定板4和二級氣流擋板7緊密配合，形成第一氣流腔6 ;三級氣流擋板10分別與一級氣流蓋板9和二級氣流蓋板13緊密配合，形成第三氣流腔11 ;噴絲毛細管固定件12固定連接于一級氣流蓋板9的固定孔9.2上，與噴絲毛細管3形成緊密配合，可阻止第二氣流腔8的氣體沿噴絲毛細管3周圍噴出，同時起到將噴絲毛細管3固定的作用。
[0037]所述溶液噴射紡絲模頭在進料板I的進料腔1.1內設置成具有分料導槽1.3的結構，從而省去分配板2，此種模頭可用于具有單排噴絲毛細管3的溶液噴射紡絲。所述分料導槽1.3的導槽之間具有凹槽，而且凹槽高度逐漸減小，以減緩進料口 1.2的料液流速，使之經過緩沖后均勻的進入噴絲毛細管3。
[0038]所述噴絲毛細管3與噴絲毛細管固定板4的連接方式是可拆卸連接。
[0039]所述噴絲毛細管固定件12與一級氣流蓋板9的固定孔9.2的連接方式是可拆卸連接。
[0040]所述噴絲毛細管3的長度是其內徑的12-150倍，其延伸到二級氣流蓋板13外部的長度是其內徑的1-10倍。
[0041]所述第一氣流腔6和第二氣流腔8的高度是噴絲毛細管3內徑的至少6倍。
[0042]所述第三氣流腔11的高度是噴絲毛細管3內徑的至少3倍。
[0043]所述分配孔2.3直徑是0.2_2mm。
[0044]所述一級進氣孔5.1的直徑為8-100mm。
[0045]所述二級進氣孔7.1的直徑是0.5_5mm。
[0046]所述一級貫通孔9.1在一級氣流蓋板9上均勻排布,其直徑是0.2_5mm。
[0047]所述二級貫通孔13.1與相對應的噴絲毛細管3具有相同數量，噴絲毛細管3和二級貫通孔13.1具有同軸設計，其直徑是噴絲毛細管3外徑的1.5-5倍。
[0048]所述模頭的工作原理是:將紡絲溶液通過進料孔1.2進到進料板I的進料腔1.1中，經過分配板2的分配導槽分料后，由分配孔2.3(或者省去分配板2，由分料導槽1.3分料)均勻的進入噴絲毛細管3中，并擠出形成紡絲溶液細流。高速高壓氣體由一級進氣孔
5.1進入第一氣流腔6緩沖，再經二級進氣孔7.1進入第二氣流腔8進一步緩沖穩壓，經一級貫通孔9.1進入第三氣流腔11，經過三級混合后的均勻氣流再由二級貫通孔13.1噴出，在紡絲溶液細流周圍形成環形牽伸氣流，可實現溶液細流的超細拉伸，并促進溶劑揮發，形成微納米纖維。
[0049]實施例1
[0050]溶液噴射紡絲模頭包括(參見圖1、圖2、圖6)進料板1、分配板2、噴絲毛細管3、噴絲毛細管固定板4、一級氣流擋板5、第一氣流腔6、二級氣流擋板7、第二氣流腔8、一級氣流蓋板9、三級氣流擋板10、第三氣流腔11、噴絲毛細管固定件12、二級氣流蓋板13。
[0051]所述進料板I具有進料腔1.1、進料孔1.2 ;所述分配板2具有分配橫導槽2.1，分配橫導槽2.1具有分配孔2.3 ;所述噴絲毛細管固定板4上安裝有噴絲毛細管3 ;所述一級氣流擋板5具有一級進氣孔5.1 ;所述二級氣流擋板7具有二級進氣孔7.1 ;所述一級氣流蓋板9具有一級貫通孔9.1和固定孔9.2 ;所述二級氣流蓋板13具有二級貫通孔13.1。
[0052]所述分配板2與進料板I緊密配合；噴絲毛細管固定板4與分配板2緊密配合；噴絲毛細管3緊密連接于噴絲毛細管固定板4上，并且穿過一級氣流蓋板9的固定孔9.2和噴絲毛細管固定件12，穿出二級氣流蓋板13下部，噴絲毛細管3的上表面對應分配孔2.3 ；二級氣流擋板7分別與噴絲毛細管固定板4和一級氣流蓋板9緊密配合，形成第二氣流腔8 ;—級氣流擋板5分別與噴絲毛細管固定板4和二級氣流擋板7緊密配合，形成第一氣流腔6 ;三級氣流擋板10分別與一級氣流蓋板9和二級氣流蓋板13緊密配合，形成第三氣流腔11 ;噴絲毛細管固定件12固定連接于一級氣流蓋板9的固定孔9.2上，與噴絲毛細管3形成緊密配合。
[0053]噴絲毛細管3采用螺紋連接與毛細管固定板4連接；噴絲毛細管固定件12與一級氣流蓋板9的固定孔9.2采用螺紋連接。[0054]噴絲毛細管的內徑為0.5mm，長度為48mm，延伸到二級氣流蓋板13外部的長度是0.8mmο
[0055]第一氣流腔6和第二氣流腔8的高度分別是6mm和22mm ;第三氣流腔11的高度為 4mm。
[0056]分配孔2.3的直徑為0.3mm ;一級進氣孔5.1的直徑為8mm ;二級進氣孔7.1的直徑為0.6mm ;一級貫通孔9.1設計四排共計60個，在第一氣流蓋板9上均勻排布，直徑為
0.3mm ;二級貫通孔13.1共計60個，與噴絲毛細管3和二級貫通孔13.1同軸設計，直徑為
1.Smnin
[0057]將平均分子量(Mw)為280,000的聚氨酯溶解于以質量分數12%的比例溶入N，N-二甲基甲酰胺中，攪拌直至混合均勻，制成紡絲溶液，紡絲溶液的粘度在25°C下為4300mP.S。
[0058]將紡絲溶液經計量泵通過進料孔1.2進到進料板I的進料腔1.1中，供應速率為2OOmL / min,經過分配板2的分配橫導槽2.1分料后，由分配孔2.3均勻的進入噴絲毛細管3中。高速高壓氣體由一級進氣孔5.1進入第一氣流腔6，再經二級進氣孔7.1進入第二氣流腔8，再經一級貫通孔9.1進入第三氣流腔11，經過三級混合后的均勻氣流由二級貫通孔13.1噴出。紡絲溶液從噴絲毛細管3中擠出，被經二級貫通孔13.1噴射出的高速噴射氣流牽伸細化，高速氣流拉伸紡絲溶液細流，溶劑揮發形成納微纖維。一級進氣孔5.1出口壓力(噴射壓力)設定為0.42MPa，溫度為室溫。
[0059]利用SEM影像測量所得到的納微纖維，所得納微纖維的直徑在0.14-0.82微米之間。
[0060]實施例2
[0061]溶液噴射紡絲模頭包括(參見圖1、圖3、圖6)進料板1、分配板2、噴絲毛細管3、噴絲毛細管固定板4、一級氣流擋板5、第一氣流腔6、二級氣流擋板7、第二氣流腔8、一級氣流蓋板9、三級氣流擋板10、第三氣流腔11、噴絲毛細管固定件12、二級氣流蓋板13。
[0062]所述進料板I具有進料腔1.1、進料孔1.2 ;所述分配板2具有分配豎導槽2.2，分配豎導槽2.2具有分配孔2.3 ;所述噴絲毛細管固定板4上安裝有噴絲毛細管3 ;所述一級氣流擋板5具有一級進氣孔5.1 ;所述二級氣流擋板7具有二級進氣孔7.1 ;所述一級氣流蓋板9具有一級貫通孔9.1和固定孔9.2 ;所述二級氣流蓋板13具有二級貫通孔13.1。
[0063]所述分配板2與進料板I緊密配合；噴絲毛細管固定板4與分配板2緊密配合；噴絲毛細管3固定連接于噴絲毛細管固定板4上，并且穿過一級氣流蓋板9的固定孔9.2和噴絲毛細管固定件12，穿出二級氣流蓋板13下部，噴絲毛細管3的上表面對應分配孔2.3 ；二級氣流擋板7分別與噴絲毛細管固定板4和一級氣流蓋板9緊密配合，形成第二氣流腔8 ;—級氣流擋板5分別與噴絲毛細管固定板4和二級氣流擋板7緊密配合，形成第一氣流腔6 ;三級氣流擋板10分別與一級氣流蓋板9和二級氣流蓋板13緊密配合，形成第三氣流腔11 ;噴絲毛細管固定件12固定連接于一級氣流蓋板9的固定孔9.2上，與噴絲毛細管3形成緊密配合。
[0064]噴絲毛細管3采用卡扣連接方式固定在毛細管固定板4上；噴絲毛細管固定件12與一級氣流蓋板9的固定孔9.2采用卡槽連接。
[0065]噴絲毛細管的內徑為0.3mm，長度為18mm，延伸到二級氣流蓋板13外部的長度是0.5mmο
[0066]第一氣流腔6和第二氣流腔8的高度分別是6mm和IOmm ;第三氣流腔11的高度為 4mm。
[0067]分配孔2.3的直徑為0.5mm ;一級進氣孔5.1的直徑為20mm ;二級進氣孔7.1的直徑為Imm ;—級貫通孔9.1設計四排共計120個，在第一氣流蓋板9上均勻排布，直徑為0.5mm ;二級貫通孔13.1共計120個，與噴絲毛細管3和二級貫通孔13.1同軸設計，直徑為
2.2mm。
[0068]將平均分子量(Mw)為350，000的聚丙烯腈以質量分數20%的比例溶入N，N- 二甲基甲酰胺中，在攪拌下直至混合均勻，制成紡絲溶液，溶液粘度在30°C下為14900mP.S。
[0069]將紡絲溶液經計量泵通過進料孔1.2進到進料板I的進料腔1.1中，供應速率為200mL / min，經過分配板2的分配豎導槽2.2分料后，由分配孔2.3均勻的進入噴絲毛細管3中。高速高壓氣體由一級進氣孔5.1進入第一氣流腔6，再經二級進氣孔7.1進入第二氣流腔8，再經一級貫通孔9.1進入第三氣流腔11，經過三級混合后的均勻氣流由二級貫通孔13.1噴出。紡絲溶液從噴絲毛細管3中擠出，被經二級貫通孔13.1噴射出的高速噴射氣流牽伸細化，高速氣流拉伸紡絲溶液細流，溶劑揮發形成納微纖維。一級進氣孔5.1出口壓力(噴射壓力)設定為0.88MPa，溫度為室溫。
[0070]利用SEM影像測量所得到的納微纖維，所得納微纖維的直徑在0.28-0.92微米之間。
[0071]實施例3
[0072]溶液噴射紡絲模頭包括(參見圖1、圖2、圖3、圖6)進料板1、分配板2、噴絲毛細管3、噴絲毛細管固定板4、一級氣流擋板5、第一氣流腔6、二級氣流擋板7、第二氣流腔8、一級氣流蓋板9、三級氣流擋板10、第三氣流腔11、噴絲毛細管固定件12、二級氣流蓋板13。
[0073]所述進料板I具有進料腔1.1、進料孔1.2 ;所述分配板2具有分配橫導槽2.1和分配豎導槽2.2，分配橫導槽2.1和分配豎導槽2.2具有分配孔2.3 ;所述噴絲毛細管固定板4上安裝有噴絲毛細管3 ;所述一級氣流擋板5具有一級進氣孔5.1 ;所述二級氣流擋板7具有二級進氣孔7.1 ;所述一級氣流蓋板9具有一級貫通孔9.1和固定孔9.2 ;所述二級氣流蓋板13具有二級貫通孔13.1。
[0074]所述分配板2與進料板I緊密配合；噴絲毛細管固定板4與分配板2緊密配合；噴絲毛細管3固定連接于噴絲毛細管固定板4上，并且穿過一級氣流蓋板9的固定孔9.2和噴絲毛細管固定件12，穿出二級氣流蓋板13下部，噴絲毛細管3的上表面對應分配孔2.3 ；二級氣流擋板7分別與噴絲毛細管固定板4和一級氣流蓋板9緊密配合，形成第二氣流腔8 ;—級氣流擋板5分別與噴絲毛細管固定板4和二級氣流擋板7緊密配合，形成第一氣流腔6 ;三級氣流擋板10分別與一級氣流蓋板9和二級氣流蓋板13緊密配合，形成第三氣流腔11 ;噴絲毛細管固定件12固定連接于一級氣流蓋板9的固定孔9.2上，與噴絲毛細管3形成緊密配合。
[0075]噴絲毛細管3采用螺紋連接與毛細管固定板4連接；噴絲毛細管固定件12與一級氣流蓋板9的固定孔9.2采用旋轉扣連接。
[0076]噴絲毛細管的內徑為0.8mm，長度為10mm，延伸到二級氣流蓋板13外部的長度是0.8mmο[0077]第一氣流腔6和第二氣流腔8的高度分別是6_和4.8mm ;第三氣流腔11的高度為 2.5mmο
[0078]分配孔2.3的直徑為1.5mm ;一級進氣孔5.1的直徑為50mm ;二級進氣孔7.1的直徑為3mm ;—級貫通孔9.1設計四排共計300個，在第一氣流蓋板9上均勻排布，直徑為3mm ;二級貫通孔13.1共計300個，與噴絲毛細管3和二級貫通孔13.1同軸設計，直徑為
3.2mm。
[0079]將平均分子量(Mw)為300，000的聚(環氧乙烷)以質量分數8%的比例溶解于去離子水中，并加入相對于聚(環氧乙烷)質量2%的硝酸銀(AgNO3),攪拌直至混合均勻，制成紡絲溶液，溶液粘度在50°C下為1800mP.S。
[0080]將紡絲溶液經計量泵通過進料孔1.2進到進料板I的進料腔1.1中，供應速率為200mL / min,經過分配板2的分配橫導槽2.1和分配豎導槽2.2分配后，由分配孔2.3均勻的進入噴絲毛細管3中。高速高壓氣體由一級進氣孔5.1進入第一氣流腔6，再經二級進氣孔7.1進入第二氣流腔8，再經一級貫通孔9.1進入第三氣流腔11，經過三級混合后的均勻氣流由二級貫通孔13.1噴出。紡絲溶液從噴絲毛細管3中擠出，被經二級貫通孔13.1噴射出的高速噴射氣流牽伸細化，高速氣流拉伸紡絲溶液細流，溶劑揮發形成納微纖維。一級進氣孔5.1出口壓力(噴射壓力)設定為0.68MPa，溫度為室溫。
[0081]利用SEM影像測量所得到的納微纖維，所得納微纖維的直徑在0.18-0.64微米之間。
[0082]實施例4
[0083]溶液噴射紡絲模頭(參見圖4、圖5)包括進料板1、噴絲毛細管3、噴絲毛細管固定板4、一級氣流擋板5、第一氣流腔6、二級氣流擋板7、第二氣流腔8、一級氣流蓋板9、三級氣流擋板10、第三氣流腔11、噴絲毛細管固定件12、二級氣流蓋板13。
[0084]所述進料板I具有進料腔1.1、進料孔1.2 ;所述噴絲毛細管固定板4上安裝有噴絲毛細管3 ;所述一級氣流擋板5具有一級進氣孔5.1 ;所述二級氣流擋板7具有二級進氣孔7.1 ;所述一級氣流蓋板9具有一級貫通孔9.1和固定孔9.2 ;所述二級氣流蓋板13具有二級貫通孔13.1。
[0085]所述溶液噴射紡絲模頭在進料板I的進料腔1.1內設置成具有分料導槽1.3的結構，從而省去分配板2，此種模頭可用于具有單排噴絲毛細管3的溶液噴射紡絲(參見圖5)。所述分料導槽1.3導槽之間具有凹槽，而且凹槽高度逐漸減小，以減緩進料口 1.2的料液流速，使之經過緩沖后均勻的進入噴絲毛細管3。
[0086]所述噴絲毛細管固定板4與進料板I緊密配合；噴絲毛細管3緊密連接于噴絲毛細管固定板4上，并且穿過一級氣流蓋板9的固定孔9.2和噴絲毛細管固定件12，穿出二級氣流蓋板13下部，噴絲毛細管3的上表面對應分料導槽1.3 ;二級氣流擋板7分別與噴絲毛細管固定板4和一級氣流蓋板9緊密配合，形成第二氣流腔8 ;一級氣流擋板5分別與噴絲毛細管固定板4和二級氣流擋板7緊密配合，形成第一氣流腔6 ;三級氣流擋板10分別與一級氣流蓋板9和二級氣流蓋板13緊密配合，形成第三氣流腔11 ;噴絲毛細管固定件12固定連接于一級氣流蓋板9的固定孔9.2上，與噴絲毛細管3形成緊密配合。
[0087]噴絲毛細管3采用螺紋連接與毛細管固定板4連接；噴絲毛細管固定件12與一級氣流蓋板9的固定孔9.2采用螺紋連接。[0088]噴絲毛細管的內徑為0.5mm，長度為78mm，延伸到二級氣流蓋板13外部的長度是5mm ο
[0089]第一氣流腔6和第二氣流腔8的高度分別是IOmm和52mm ;第三氣流腔11的高度為 10mnin
[0090]分配孔2.3的直徑為1.2mm ;一級進氣孔5.1的直徑為8mm ;二級進氣孔7.1的直徑為1.2mm ;一級貫通孔9.1設計一排共計20個，在第一氣流蓋板9上均勻排布，直徑為
2.2mm ;二級貫通孔13.1 一排共計20個，與噴絲毛細管3和二級貫通孔13.1同軸設計，直徑為2.1mm。
[0091]將聚合度為600的纖維素以質量分數8%的比例溶解于LiCl / DMAc (氯化鋰/N, N- 二甲基乙酰胺)中，在攪拌下直至混合均勻，并混入質量分數含量為0.2 %的納米銀顆粒，制成紡絲溶液，溶液粘度在45°C下為8400mP.S。
[0092]將紡絲溶液經計量泵通過進料孔1.2進到進料板I的進料腔1.1中，供應速率為200mL / min，經過分料導槽1.3的分料后，直接進入噴絲毛細管3中。高速高壓氣體由一級進氣孔5.1進入第一氣流腔6，再經二級進氣孔7.1進入第二氣流腔8，再經一級貫通孔
9.1進入第三氣流腔11，經過三級混合后的均勻氣流由二級貫通孔13.1噴出。紡絲溶液從噴絲毛細管3中擠出，被經二級貫通孔13.1噴射出的高速噴射氣流牽伸細化，高速氣流拉伸紡絲溶液細流，溶劑揮發形成納微纖維。一級進氣孔5.1出口壓力(噴射壓力)設定為
0.62MPa，溫度為室溫。
[0093]利用SEM影像測量所得到的納微纖維，所得納微纖維的直徑在0.24-0.81微米之間。
[0094]在上述說明中，本發明制備方法采用下面的測試方法來確定各種所列出的特性參數。
[0095]1.紡絲溶液濃度:以電子天平分別稱量聚合物質量和溶劑質量，計算聚合物質量占總質量的百分比例。
[0096]2.紡絲溶液粘度:在配備有一個20mm平行板的流變儀上進行測量。在23°C下，剪切速率以4分鐘從O上升到1000s—1，將數據收集下來，并以s—1下的mP.s(毫帕.秒)記錄。
[0097]3.納微纖維直徑:通過掃描電子顯微鏡進行觀察、測量，對于每個納微纖維制品樣品，測量100根纖維的直徑給出其平均直徑范圍。
【權利要求】
1.一種溶液噴射紡絲模頭，所述模頭包括進料板，其特征在于所述模頭還包括分配板、噴絲毛細管、噴絲毛細管固定板、一級氣流擋板、第一氣流腔、二級氣流擋板、第二氣流腔、一級氣流蓋板、三級氣流擋板、第三氣流腔、噴絲毛細管固定件、二級氣流蓋板； 所述進料板具有進料腔、進料孔；所述分配板具有分配導槽，分配導槽具有分配孔；所述噴絲毛細管固定板上安裝有噴絲毛細管；所述一級氣流擋板具有一級進氣孔；所述二級氣流擋板具有二級進氣孔；所述一級氣流蓋板具有一級貫通孔，同時一級氣流蓋板具有固定孔，噴絲毛細管從固定孔穿過；所述二級氣流蓋板具有二級貫通孔； 所述分配板與進料板緊密配合，并且緊靠于進料板的表面上具有流體分配導槽；噴絲毛細管固定板與分配板緊密配合；噴絲毛細管緊密連接于噴絲毛細管固定板上，并且穿過一級氣流蓋板的固定孔和噴絲毛細管固定件，穿出二級氣流蓋板下部，噴絲毛細管的上表面對應分配孔；二級氣流擋板分別與噴絲毛細管固定板和一級氣流蓋板緊密配合，形成第二氣流腔；一級氣流擋板分別與噴絲毛細管固定板和二級氣流擋板緊密配合，形成第一氣流腔；三級氣流擋板分別與一級氣流蓋板和二級氣流蓋板緊密配合，形成第三氣流腔；噴絲毛細管固定件連接于一級氣流蓋板上，與噴絲毛細管形成緊密配合。
2.根據權利要求1所述的溶液噴射紡絲模頭，其特征在于所述分配導槽包括分配橫導槽和/或分配豎導槽中的一個或者兩個。
3.一種溶液噴射紡絲模頭，其特征在于所述模頭包括:進料板、噴絲毛細管、噴絲毛細管固定板、一級氣流擋板、第一氣流腔、二級氣流擋板、第二氣流腔、一級氣流蓋板、三級氣流擋板、第三氣流腔、噴絲毛細管固定件、二級氣流蓋板； 所述進料板具有進料腔、進料孔和分料導槽；所述噴絲毛細管固定板上安裝有噴絲毛細管；所述一級氣流擋板具有一級進氣孔；所述二級氣流擋板具有二級進氣孔；所述一級氣流蓋板具有一級貫通孔，同時一級氣流蓋板具有固定孔，噴絲毛細管從固定孔穿過；所述二級氣流蓋板具有二級貫通孔； 所述噴絲毛細管固定板與進料板緊密配合；噴絲毛細管緊密連接于噴絲毛細管固定板上，并且穿過一級氣流蓋板的固定孔和噴絲毛細管固定件，穿出二級氣流蓋板下部，噴絲毛細管的上表面對應分料導槽；二級氣流擋板分別與噴絲毛細管固定板和一級氣流蓋板緊密配合，形成第二氣流腔；一級氣流擋板分別與噴絲毛細管固定板和二級氣流擋板緊密配合，形成第一氣流腔；三級氣流擋板分別與一級氣流蓋板和二級氣流蓋板緊密配合，形成第三氣流腔；所述噴絲毛細管固定件連接于一級氣流蓋板的固定孔上，與噴絲毛細管形成緊密配合。
4.根據權利要求3所述的溶液噴射紡絲模頭，其特征在于所述分料導槽導槽之間具有凹槽，且凹槽高度逐漸減小。
5.根據權利要求1-4中的任一項所述的溶液噴射紡絲模頭，其特征在于噴絲毛細管的長度是其內徑的12-150倍，噴絲毛細管延伸到二級氣流蓋板外部的長度是其內徑的1-10倍。
6.根據權利要求1-4中的任一項所述的溶液噴射紡絲模頭，其特征在于所述噴絲毛細管與噴絲毛細管固定板的連接方式是可拆卸連接。
7.根據權利要求1-4中的任一項所述的溶液噴射紡絲模頭，其特征在于所述噴絲毛細管固定件與一級氣流蓋板的固定孔的連接方式是可拆卸連接。
8.根據權利要求1-4中的任一項所述的溶液噴射紡絲模頭，其特征在于所述第一氣流腔和第二氣流腔的高度是噴絲毛細管內徑的至少6倍；所述第三氣流腔的高度是噴絲毛細管內徑的至少3倍。
9.根據權利要求1-4中的任一項所述的溶液噴射紡絲模頭，其特征在于所述一級進氣孔的直徑為8-100_ ;所述二級進氣孔的直徑是0.5-5mm ;所述一級貫通孔在一級氣流蓋板上均勻排布，其直徑是0.2-5mm;所述二級貫通孔與相對應的噴絲毛細管具有相同數量，噴絲毛細管和二級貫通孔具有同軸設計，其直徑是噴絲毛細管外徑的1.5-5倍。
10.根據權利要求1或2所述的溶液噴射紡絲模頭，其特征在于所述分配孔直徑是0.2_2mm。
【文檔編號】D01D4/00GK103882535SQ201410150476
【公開日】2014年6月25日 申請日期:2014年4月11日 優先權日:2014年4月11日
【發明者】莊旭品, 程博聞, 唐定友, 蔡占軍, 石磊, 康衛民, 李紅軍, 李夢芹 申請人:天津工業大學