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(jí)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(duì)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(shí)還可把靜電作為輔助裝置，對(duì)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(chǎng)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(qǐng)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(chǔ)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(chǔ)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(chǔ)料器，所述儲(chǔ)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(chǔ)料器輸入氣體的氣體輸入機(jī)構(gòu)和/或向所述儲(chǔ)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(chǔ)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(chǔ)料器的數(shù)量在1至100個(gè)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(duì)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(tái)階數(shù)量在1至100個(gè)之間，每個(gè)臺(tái)階的高度在1cm-100cm之間，所述階梯槽的臺(tái)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(chǔ)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(chǔ)料器供液，保證連續(xù)紡絲。

4.儲(chǔ)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(duì)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(qǐng)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(chǔ)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(duì)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(qǐng)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(chǔ)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(chǔ)料器7，所述儲(chǔ)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(chǔ)料器7輸入氣體的氣體輸入機(jī)構(gòu)；用于向所述儲(chǔ)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(chǔ)料器7連通的輸液泵2。所述供液池1內(nèi)存儲(chǔ)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(chǔ)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(chǔ)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(chǔ)料器7內(nèi)的紡絲液11受到熱空氣的氣流后，會(huì)在儲(chǔ)料器7的內(nèi)部產(chǎn)生許多氣泡10，最后在儲(chǔ)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(chǔ)料器7為兩個(gè)。當(dāng)然的，在其他可選的實(shí)施方式中，所述儲(chǔ)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(gè)之間。在本實(shí)施方式中，所述儲(chǔ)料器7為兩個(gè)，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(chǔ)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(chǔ)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(gè)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(gè)所述儲(chǔ)料器7以及所述laval管6輸出氣體為同一個(gè)氣泵4，這樣使得儲(chǔ)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(chǔ)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(chǔ)料器7的端口形成的氣泡10經(jīng)過階梯槽9的臺(tái)階的作用，最后成為一層超薄超小的氣泡膜。在一個(gè)可選的實(shí)施方式中，所述階梯槽9的臺(tái)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(gè)之間。每個(gè)臺(tái)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(tái)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(gè)錐形管構(gòu)成，其中一個(gè)為收縮部，另一個(gè)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(dòng)，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(dòng)時(shí)，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(shí)，流速已經(jīng)超過了音速。而跨音速的流體在運(yùn)動(dòng)時(shí)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(gè)"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(huì)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(chǔ)料器(所述噴嘴或者儲(chǔ)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?qǐng)D2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(gè)實(shí)施例均采用遞進(jìn)的方式描述，每個(gè)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(gè)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)。