本發明屬于紡織纖維制備裝置技術領域，涉及氣流多氣泡紡制備復合納米纖維的裝置。
背景技術：
材料是人類文明進步的物質基礎，材料的更新與進步更是促進了人類社會的發展。復合材料是指由兩種或兩種以上不同物理性質、化學性質的材料，以微觀、細觀或宏觀等不同的結構尺度與層次，經復雜的空間組合而形成的一個材料系統。復合材料在性能與結構上能相互取長補短，并且其綜合性能優于單一原材料，還附加了一些特殊功能。
在紡織材料領域，不同組分纖維材料的復合有許多種途徑，它們能在不同的環節進行。例如：纖維材料的復合可以采用高聚物共聚改性，高聚物混合，復合紡絲，轉杯紡等混紡、混纖和纏繞，交織、混編成型，甚至織物復合、纖維材料與各種基質材料復合等方法。不同材料、不同性能纖維的復合化，不僅能彌補單一組份纖維的缺陷，發揮復合纖維的組合優勢，而且通過纖維的復合化，能開發出許多功能性纖維，如：具有包括芯鞘復合型、并列復合型以及具有鑲嵌結構、中空微孔結構、不完全包芯結構等特殊結構的復合形式，使紡織纖維與面料具有單一材料無法表現出的新風格、新結構及特殊功能。
隨著納米科學與技術的飛速發展，纖維的超細化已經成為紡織革新的發展方向。而納米纖維制品是納米紡織的重要組成元素，因此如何開發新技術、創造新的納米紡織品是研究者們在納米纖維制造技術上不斷追求的目標，而復合納米纖維的制備是其中一個亟待解決的難題。
目前，常用的制備復合納米纖維的裝置主要有靜電紡絲、熔噴法、吹液法或濕法紡絲等，但這些方法大多存在設備復雜、工藝繁瑣、結構單一、流程長及產量低的缺點，而且紡絲時針頭尺寸小，容易堵塞，另外紡絲溶液的性質對紡絲影響大，因此需要尋求新的制備復合納米纖維的裝置。
技術實現要素：
本發明的目的在于提供氣流多氣泡紡制備復合納米纖維的裝置，實現了一步法制備出復合納米纖維，整個裝置在使用中具有高效穩定及快捷方便的優點。
本發明所采用的技術方案是，氣流多氣泡紡制備復合納米纖維的裝置，包括有儲液單元、高速氣流發生裝置及接收裝置；儲液單元，包括有豎直設置的至少兩根儲液管，每根儲液管的上端和管壁下部均設置有開口，每根儲液管管壁上的開口都通過導氣管與發泡氣泵連接，發泡氣泵能使所連接的儲液管內添加的紡絲液形成聚合物多氣泡，每根儲液管上端的開口用于將聚合物多氣泡輸出；高溫高速氣流發生裝置和接收裝置均靠近儲液單元設置，高溫高速氣流發生裝置連接熱氣流噴管，且熱氣流噴管的最終出氣方向正對著接收裝置，經高溫高速氣流發生裝置處理后的氣流由熱氣流噴管噴出后，能對每根儲液管輸出的聚合物多氣泡進行吹拉細化，并使產物飛落在接收裝置上。
本發明的特點還在于：
在儲液單元內僅設置兩根儲液管時，兩根儲液管呈同軸嵌套設置或并排設置；兩根儲液管呈并排設置時，兩根儲液管之間的距離為1mm～100mm，兩根儲液管之間的高度差為0mm～20mm；兩根儲液管呈同軸嵌套設置時，兩根儲液管之間的高度差為0mm～20mm。
在儲液單元內設置有兩根以上的儲液管時，儲液管之間的設置方式為：同軸嵌套設置、并排設置或多根儲液管圍繞一根儲液管設置；儲液管之間呈同軸嵌套設置，最短的一根儲液管與最長的一根儲液管之間的高度差為0mm～20mm；儲液管之間呈并排設置，任意兩根相鄰近的儲液管之間的距離為1mm～100mm，且任意兩根相鄰近的儲液管之間的高度差為0mm～20mm；多根儲液管圍繞一根儲液管設置時，被圍繞的儲液管與其他各根儲液管之間的距離為1mm～100mm，且被圍繞的儲液管與其他各根儲液管之間的高度差為0mm～20mm。
儲液管的橫截面形狀為圓形、矩形、三角形或梯形；儲液管的管徑為0.1mm～200mm，且儲液管的高度為1cm～50cm。
發泡氣泵至少設置有一個或設置的數目與儲液單元內儲液管的設置數量相同；發泡氣泵設置為一個時，能一對多的為所有的儲液管提供氣流并調節發泡速率；發泡氣泵設置的數目與儲液單元內儲液管的設置數量相同時，能一對一的為相應儲液管提供氣流并調節發泡速率。
導氣管上設置有氣閥。
高溫高速氣流發生裝置用于產生及儲備氣流，并能對氣流的溫度和速度進行調節，通過熱氣流噴管能輸出溫度為10℃～400℃，速度為5m/s～300m/s的氣流；高溫高速氣流發生裝置上至少連接一根熱氣流噴管。
高溫高速氣流發生裝置僅連接一根熱氣流噴管時，熱氣流噴管的出氣口與儲液單元內的每根儲液管之間的距離為1mm～250mm，與接收裝置之間的距離為1cm～150cm；高溫高速氣流發生裝置連接多根熱氣流噴管時，任意一根熱氣流噴管的出氣口與儲液單元內的每根儲液管之間的距離為1mm～250mm，任意一根熱氣流噴管的出氣口與接收裝置之間的距離為1cm～150cm。
熱氣流噴管的出氣口的形狀為圓形、矩形、三角形或梯形，且熱氣流噴管的出氣口的橫截面面積為0.1cm2～100cm2。
接收裝置為平板接收裝置或滾筒接收裝置。
本發明的有益效果在于：
(1)本發明氣流多氣泡紡制備復合納米纖維的裝置，具有結構簡單、操作方便及工藝流程短的優點，其利用高溫高速氣流直接對聚合物多氣泡進行吹拉細化，實現了一步法制備出納米纖維或復合納米纖維。
(2)在利用本發明氣流多氣泡紡制備復合納米纖維的裝置制備復合納米纖維的過程中，氣泡破裂時會產生許多射流，相對于傳統的紡絲頭擠壓射流，不僅產量會大幅度提高，還避免了紡絲頭易堵的缺點，也無需頻繁更換和清洗噴絲孔。
(3)由于射流在氣流不同的作用方式下會呈現彌散式碰撞以及多纏結現象，而本發明氣流多氣泡紡制備復合納米纖維的裝置通過對射流復合過程的調控，能獲得抱合、纏結、鑲嵌及核殼等結構特殊、樣式新穎的復合納米纖維。
(4)本發明氣流多氣泡紡制備復合納米纖維的裝置，通過改變氣流的參數、作用方式和多氣泡噴嘴的位置，能使具有不同類型與性能的聚合物以多種方式直接復合，僅一步法就能制備出形式多樣的復合納米纖維。
附圖說明
圖1是本發明氣流多氣泡紡制備復合納米纖維的裝置一種實施例的結構示意圖。
圖中，1.儲液單元，2.高溫高速氣流發生裝置，3.發泡氣泵，4.熱氣流噴管，5.接收裝置，6.導氣管。
具體實施方式
下面結合附圖及具體實施方式對本發明進行詳細說明。
本發明氣流多氣泡紡制備復合納米纖維的裝置，其結構如圖1所示，包括有儲液單元1、高速氣流發生裝置2及接收裝置5；儲液單元1，包括有豎直設置的至少兩根儲液管，每根儲液管的上端和管壁下部均設置有開口，每根儲液管管壁上的開口都通過導氣管6與發泡氣泵3連接，發泡氣泵3能使所連接的儲液管內添加的紡絲液形成聚合物多氣泡，每根儲液管上端的開口用于將聚合物多氣泡輸出；高溫高速氣流發生裝置2和接收裝置5均靠近儲液單元設置，高溫高速氣流發生裝置2連接熱氣流噴管4，且熱氣流噴管4的最終出氣方向正對著接收裝置5，經高溫高速氣流發生裝置2處理后的氣流由熱氣流噴管4噴出后，能對每根儲液管輸出的聚合物多氣泡進行吹拉細化，并使產物飛落在接收裝置5上。
在儲液單元1內：若僅設置有兩根儲液管時，兩根儲液管的設置形態為：呈同軸嵌套設置或并排設置。當兩根儲液管呈并排設置時，兩根儲液管之間的距離為1mm～100mm，兩根儲液管之間的高度差為0mm～20mm。當兩根儲液管呈同軸嵌套設置時，兩根儲液管之間的高度差為0mm～20mm。
在儲液單元1內設置有兩根以上的儲液管時，所有的儲液管呈同軸嵌套設置、并排設置或多根儲液管圍繞一根儲液管設置。當儲液管之間呈同軸嵌套設置時，最短的一根儲液管與最長的一根儲液管之間的高度差為0mm～20mm。當儲液管之間呈并排設置時，任意兩根相鄰近的儲液管之間的距離為1mm～100mm，且任意兩根相鄰近的儲液管之間的高度差為0mm～20mm。當多根儲液管圍繞一根儲液管設置時，被圍繞的那根儲液管與其他各根儲液管之間的距離為1mm～100mm，且被圍繞的那根儲液管與其他各根儲液管之間的高度差為0mm～20mm。
另外，在儲液單元1內，不同規格的儲液管，其橫截面形狀可以相同，也可以不同。另外，不同規格的儲液管中注入的紡絲液可以相同，也可以不同。
儲液管的橫截面形狀為圓形、矩形、三角形、梯形或多邊形；儲液管的管徑為0.1mm～200mm，且儲液管的高度為1cm～50cm。
發泡氣泵3用于為所連接的儲液管提供氣流，并調節發泡速率至穩定狀態，最終能在所連接的儲液管中使紡絲液形成持續且穩定的聚合物多氣泡。
在實際應用中，發泡氣泵3至少設置有一個或設置的數目與儲液單元1內儲液管的數量相同。當發泡氣泵3設置為一個時，能一對多的為所有的儲液管提供氣流并調節發泡速率。當所述發泡氣泵3設置的數目與儲液單元1內儲液管的設置數量相同，能一對一的為相應儲液管提供氣流并調節發泡速率。
為了方便控制，在導氣管6上設置有氣閥；另外，導氣管6與儲液管側壁上的開口連接，可以將該開口設置于儲液管側壁上靠近下部處，與底端的距離為3mm，便于有效利用接近儲液管底部的紡絲液。
高溫高速氣流發生裝置2用于產生及儲備氣流，并且能根據實際需要對氣流的溫度和速度進行調節；高溫高速氣流發生裝置2的出口與熱氣流噴管4連接，所產生輸出的氣流溫度為10℃～400℃，氣流速度為5m/s～300m/s。
高溫高速氣流發生裝置2上至少連接一根熱氣流噴管4。
當高溫高速氣流發生裝置2僅連接一根熱氣流噴管4時，該根熱氣流噴管4的出氣口與儲液單元1內的每根儲液管之間的距離為1mm～250mm，與接收裝置5之間的距離為1cm～150cm。
當高溫高速氣流發生裝置2連接多根熱氣流噴管4時，任意一根熱氣流噴管4的出氣口與所述儲液單元1內的每根儲液管之間的距離為1mm～250mm，任意一根熱氣流噴管4的出氣口與接收裝置5之間的距離為1cm～150cm。
熱氣流噴管4的出氣口的形狀為圓形、矩形、三角形、梯形或多邊形，且熱氣流噴管4的出氣口的橫截面積為0.1cm2～100cm2。
接收裝置5為平板、滾筒或其他形式的接收裝置，接收裝置5上可以有網眼，也可以無網眼。
利用本發明氣流多氣泡紡制備復合納米纖維的裝置可以制備納米纖維或復合納米纖維；
制備普通納米纖維的方法：先將同一種紡絲液分別注入到儲液單元1中的兩根儲液管中，將兩根儲液管通過導氣管6與至少一個發泡氣泵3連接，啟動發泡氣泵3后，兩根儲液管內的紡絲液形成穩定持續地聚合物多氣泡，并通過兩根儲液管上端的開口輸出；與此同時，開啟高溫高速氣流發生裝置2，高溫高速氣流發生裝置2內能產生溫度為10℃～400℃、流速為5m/s～300m/s的氣流，且該氣流能通過熱氣流噴管4噴射出來；經熱氣流噴管4噴射出來的氣流能將兩根儲液管上端輸出的穩定持續地聚合物多氣泡吹拉細化；最終使產物飛落在接收裝置5上，在接收裝置5上形成納米纖維。
制備復合納米纖維的方法：將不同的紡絲液分別注入到不同的儲液管中，將所有的儲液管通過導氣管6與至少一個發泡氣泵3連接，啟動發泡氣泵3，在每根儲液管內，紡絲液均能形成穩定持續地聚合物多氣泡，并能通過每根儲液管上端的開口輸出；開啟高溫高速氣流發生裝置2，高溫高速氣流發生裝置2內能產生溫度為10℃～400℃、流速為5m/s～300m/s的氣流，且該氣流能通過至少一根熱氣流噴管4噴射出來；由熱氣流噴管4噴射出來的氣流能將不同儲液管上端輸出的穩定持續地聚合物多氣泡吹拉細化；最終產物飛落在接收裝置5上，在接收裝置5上形成復合納米纖維。
氣流多氣泡紡制備復合納米纖維的裝置實際具有多種結構，以如下三種實施例為例進行簡單的說明：
實施例1
氣流多氣泡紡制備復合納米纖維的裝置，包括有儲液單元1、高速氣流發生裝置2及接收裝置5；儲液單元1，包括有兩根豎直且呈并排設置的儲液管，兩根儲液管的橫截面均為圓形，兩根儲液管的管徑均為5mm，兩根儲液管的長度均為10cm，兩根儲液管之間的距離為10mm；每根儲液管的上端和管壁上均設置有開口，兩根儲液管管壁上的開口都通過導氣管6與一個發泡氣泵3連接，發泡氣泵3能使兩根儲液管內添加的紡絲液形成聚合物多氣泡，每根儲液管上端的開口用于將聚合物多氣泡輸出；
將高溫高速氣流發生裝置2和接收裝置5分別設置于儲液單元1的兩側，高溫高速氣流發生裝置2連接一根熱氣流噴管4，熱氣流噴管4的最終出氣方向正對著接收裝置5，且熱氣流噴管4的出氣口與儲液單元的距離為10mm，熱氣流噴管4的出氣口與接收裝置5的距離為60mm；熱氣流噴管4的出氣口的形狀呈圓形，且出氣口的橫截面積為50cm2；接收裝置5采用平板型接收裝置。
具體的使用過程如下：
將濃度為15％的聚酰胺66溶液作為一種紡絲液注入一根儲液管內，將濃度為12％的聚己內酯溶液作為另一種紡絲液注入另一根儲液管內，利用發泡氣泵3能使兩根儲液管內添加的紡絲液形成聚合物多氣泡；高溫高速氣流發生裝置2內能產生溫度為100℃、流速為200m/s的氣流，并將該氣流通過熱氣流噴管4噴出；經熱氣流噴管4噴出的氣流能對經每根儲液管輸出的聚合物多氣泡進行吹拉細化，并使產物飛落在接收裝置5上，最終能一步法制備出并列型的復合納米纖維，且復合納米纖維的平均直徑為400nm。
實施例2
氣流多氣泡紡制備復合納米纖維的裝置，包括有儲液單元1、高速氣流發生裝置2及接收裝置5；儲液單元1，包括有一根直徑較大的儲液管和三根直徑較小的儲液管；直徑較小的儲液管，其尺寸為：管徑為5mm，長度為10cm；直徑較大的儲液管，其尺寸為：管徑為20mm，長度為8cm；較大直徑的儲液管和三根直徑較小的儲液管，其橫截面均呈圓形；在具體設置時：將三根直徑較小的儲液管圍繞直徑較大的儲液管按照180°均勻分布，且每根直徑較小的儲液管與直徑較大的儲液管的間隔均為5mm；
直徑較大的儲液管管壁上和頂部均設置有開口，每根直徑較小的儲液管的管壁上和頂部均設置有開口，直徑較大的儲液管管壁上的開口通過導氣管6連接一個發泡氣泵3，每根直徑較小的儲液管管壁上的開口通過導氣管6連接一個發泡氣泵3；直徑較大的儲液管頂部的開口和三根直徑較小的儲液管頂部的開口用于輸出聚合物多氣泡；
高溫高速氣流發生裝置2和接收裝置5分別位于儲液單元的兩側，高溫高速氣流發生裝置2連接有三根熱氣流噴管4，三根熱氣流噴管4的最終出氣方向正對著接收裝置5，且這三根熱氣流噴管4分別對應于三根直徑較小的儲液管；每根熱氣流噴管4的出氣口的形狀為圓形，出氣口的橫截面積為30cm2，每根熱氣流噴管4的出氣口與對應的直徑較小的儲液管之間的距離為5cm；接收裝置5采用平板型接收裝置，接收裝置5與三根熱氣流噴管4的出氣口距離均為100cm。
具體的使用過程如下：
將濃度為12％的再生絲素蛋白溶液作為一種紡絲液分別注入三根直徑較小的儲液管內，將濃度為10％的聚乳酸溶液作為另一種紡絲液注入直徑較大的儲液管內；利用發泡氣泵3能使每根儲液管內添加的紡絲液形成聚合物多氣泡；高溫高速氣流發生裝置2內能產生溫度為100℃、流速為180m/s的氣流，并將該氣流通過熱氣流噴管4噴出；經熱氣流噴管4噴出的氣流能對經每根儲液管輸出的聚合物多氣泡進行吹拉細化，并使產物飛落在接收裝置5上，最終能一步法制備出包纏型的復合納米纖維，且復合納米纖維的平均直徑為600nm。
實施例3
氣流多氣泡紡制備復合納米纖維的裝置，包括有儲液單元1、高速氣流發生裝置2及接收裝置5；儲液單元1，包括有四根豎直設置的儲液管，且四根儲液管的長度均為10cm，但直徑不同，分別為三根直徑較小的儲液管和一根直徑較大的儲液管，三根直徑較小的儲液管的口徑為5mm，一根直徑較大的儲液管的口徑為20mm，且四根儲液管的橫截面形狀均為圓形，其中一根直徑較小的儲液管與直徑較大的儲液管為同軸結構，另外兩根直徑較小的儲液管對稱放置在同軸結構的兩側，且與大儲液管的距離均為5mm；
直徑較大的儲液管管壁上和頂部均設置有開口，每根直徑較小的儲液管的管壁上和頂部均設置有開口，直徑較大的儲液管管壁上的開口通過導氣管6連接一個發泡氣泵3，每根直徑較小的儲液管管壁上的開口通過導氣管6連接一個發泡氣泵3；直徑較大的儲液管頂部的開口和三根直徑較小的儲液管頂部的開口用于輸出聚合物多氣泡；
高溫高速氣流發生裝置2和接收裝置5分別位于儲液單元的兩側，高溫高速氣流發生裝置2連接有兩根熱氣流噴管4，且這兩根熱氣流噴管4的最終出氣方向正對著接收裝置5；每根熱氣流噴管4的出氣口的形狀為圓形，出氣口的橫截面積為50cm2，每根熱氣流噴管4的出氣口與對應的直徑較小的儲液管之間的距離為10cm；接收裝置5采用滾筒型接收裝置，轉速為120r/min，接收裝置5與每根熱氣流噴管4的出氣口距離均為80cm。
具體的使用過程如下：
將濃度為12％的聚酰胺66溶液作為一種紡絲液注入兩側的兩根直徑較小的儲液管中，在同軸結構中，向直徑較大的儲液管中注入濃度為10％的聚丙烯腈溶液，向直徑較小的儲液管中注入濃度為8％的聚乙烯醇溶液；高溫高速氣流發生裝置2與熱氣流噴管4連接，能產生的溫度為120℃，速度為200m/s的氣流；經熱氣流噴管4噴出的氣流能對經每根儲液管輸出的聚合物多氣泡進行吹拉細化，并使產物飛落在接收裝置5上，采用以上方式可以一步法制備出三明治式的核-殼型復合納米纖維，并且通過后處理，可以得到中空的復合納米纖維，纖維平均直徑為500nm。
本發明氣流多氣泡紡制備復合納米纖維的裝置，其根據氣泡表面張力小、氣泡破裂會產生大量射流碎片的原理以及氣流在加工速度、生產成本和環境保護與清潔的獨特優勢，利用一定溫度、速度的氣流通過克服多組儲液管中聚合物溶液生成的氣泡薄膜的表面張力，使多組氣泡被拉伸破裂，且其碎片射流之間相互抱合、碰撞與纏結，并在氣流作用下被進一步拉伸細化，形成復合納米纖維的技術。此外，本發明氣流多氣泡紡制備復合納米纖維的裝置不僅僅限于單一結構，可以根據實際需要變化不同的結構，適用于生產多種結構的符合納米纖維。