用于生产核-壳结构的复合纳米微米纤维离心纺丝设备的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明属于纺丝技术领域，特别涉及一种用于生产核-壳结构的复合纳米微米纤维离心纺丝设备。
【背景技术】
[0002]纳米纤维是具有直径低于几百个纳米以下的纤维材料。
[0003]纤维可按截面结构分为:单组分、双组分及多组分纤维；单组分纤维是指在其截面上是由一种材料或几种材料均匀混合构成的纤维；双组分纤维是指在其截面上是由两种不同组分的材料构成一定特殊区域结构关系的纤维；双组分和多组分纤维属于复合纤维的范畴。其中，每一组分可以是一种材料或几种材料的混合。按照两组分的结构关系，双组分纤维可分为:双边(也称为共轭)结构纤维、核-壳(也称同芯或同轴)结构纤维、海岛结构纤维、包尖纤维及分节纤维等等。
[0004]纳米纤维具有极高的比表面积、横纵比。如由纳米纤维织造的织物结构精细、有极高的孔隙度，优秀的柔韧性、吸附性、过滤性、粘合性、保温性及机械强度。这些独一无二的特性使纳米纤维有着微米纤维不具有的新颖性能，已被广泛地应用于多种领域，如高端纺织品、生物医学、水处理、能源、运输，电子等各种行业。近年来，科学家们发现，具有特殊截面结构的双组分或多组分复合微米纳米纤维结合两种不同性能的材料可以生产出许多单组分纤维不具备的全新的或比单组分纤维性能更加优良的微米纳米纤维。双组分或多组分复合微米纳米纤维作为多功能纳米纤维在许多重要高端领域，如，防护服，生物医学制品(组织支架结构，人造人体器官、敷伤材料，药物释放等)，膜材料、过滤介质、催化剂、电子产品、能源储藏，复合增强材料等领域具有更大的应用前景。其中，核-壳(也称为同轴，芯壳)结构的复合纤维是指在其截面上两种组分的材料占据在两个不同但相邻的区域里，两区域呈同轴排列，一个区域(壳)包含另一区域(核)。核、壳区域可具有不同的形状、大小、比例及相对位置关系。各核-壳组分形成一根纤维。核-壳结构的复合纳米纤维均在前沿领域有着极高的应用价值。
[0005]目前，传统纺织设备可以生产双组分微米纤维，但无法生产包括核-壳结构纳米纤维在内的复合纳米纤维。同时，生产核-壳结构的复合纳米纤维的纺丝装置主要是针头式静电纺丝法。简要地说，在针头式静电纺丝技术中，高压电源提供一高压，并将高压电源阳极与装有纺丝液的注射器的金属针头尖端连接，将高压电源阴极与具有导电性的收集装置相连并接地。高压电源通电时，在注射器针头与收集装置之间形成高压静电场，注射器中的纺丝液，被注入通电的金属针头，在高压静电场的作用下，克服表面张力，喷出针头，形成带电的连续射流，并朝收集装置加速喷射。在这个过程中，射流被迅速拉长变细，并随着溶剂的挥发而干燥，最终在收集装置上形成固体纳米纤维。但是针头式静电纺丝技术产量低，要求高电压，危险性高，成本高，同时受溶液浓度、粘性等性能影响较大，难以大批量生产。
【发明内容】
[0006]本发明所要解决的技术问题是提供一种用于生产核-壳结构的复合纳米微米纤维离心纺丝设备；该设备不需要高压静电场的参与，极大降低了能耗成本，且具有安全性能高、产量高的特点。
[0007]为解决上述技术问题，本发明提供了一种用于生产壳核结构的复合纳米微米纤维的离心纺丝设备，包括:储液装置；用于储存纺丝液，所述储液装置中的储液空间由若干个转筒以同轴嵌套式的方式组成；每一个所述转筒的中心竖轴均位于同一条直线L1上；送液装置；所述送液装置与所述储液装置相连通，用于输送所述纺丝液到所述储液装置；喷液装置；用于喷出所述纺丝液，所述喷液装置由至少一个喷道组及至少一个排放孔组组成；所述喷道组中包含若干个排放管；所述排放孔组中包含若干个排放孔；所述喷道组的数量与所述排放孔组的数量二者相等；所述排放管的数量、所述排放孔的数量及所述转筒的数量三者相等；所述排放孔组中的每一个排放孔对应设置在每一个所述转筒的侧壁上；所述喷道组中每一个排放管的一端与所述排放孔组中的所述排放孔--对应相通；所述喷道组中每一个排放管的另一端分别向外穿过所述储液装置中的所述转筒；所述喷道组中的若干个排放管成嵌套式排列，且任意相邻两个排放管中，一个排放管将另一排放管包围在内；驱动装置；用于驱动所述储液装置进行旋转，所述驱动装置与所述储液装置的底部联接；所述驱动装置与外界电源输出设备连接；集丝装置；用于收集具有核壳结构的多组分纳米微米纤维，所述集丝装置设置在所述喷液装置外围部位；其中，所述驱动装置通过与外界电源输出设备连接驱动所述储液装置进行旋转，所述送液装置输送的所述纺丝液被灌入所述储液装置中的每一个所述转筒内，并依次经过所述排放孔组、所述喷道组且由所述喷道组的另一端喷出，最终实现由所述集丝装置收集具有核壳结构的复合纳米微米纤维。
[0008]进一步地，当所述喷液装置中所述排放孔组及所述喷道组的数量均是若干个时；若干个所述排放孔组分布在所述转筒侧壁的同一层圆周上，若干个所述喷道组分布在所述转筒侧壁的同一层圆周上；或者，当所述喷液装置中所述排放孔组及所述喷道组的数量均是若干个时；若干个所述排放孔组分布在所述转筒侧壁的若干层圆周上，若干个所述喷道组分布在所述转筒侧壁的若干层圆周上。
[0009]进一步地，还包括:壳体；所述壳体包括:外罩及隔离板；所述隔离板固定在所述外罩中下层部位处，且通过所述隔离板将所述外罩分为上隔离层及下隔离层；所述储液装置置于所述上隔离层中；所述驱动装置置于所述下隔离层中。
[0010]进一步地，所述储液装置可以包括:内转筒、外转筒及密封板；所述内转筒及所述外转筒以同轴嵌套式的方式进行分布，且所述内转筒的底部及所述外转筒的底部分别与所述密封板的上表面固定连接；所述直线LI与所述密封板的上表面相互垂直；所述内转筒及所述外转筒的内部空间相互隔离；所述驱动装置与所述密封板的下表面连接，并通过外接电源输出设备进而驱动所述内转筒、所述外转筒及所述密封板实现同轴转动；所述送液装置分别与所述内转筒、外转筒与相连通；所述排放孔组包括:内排放孔及外排放孔；所述内排放孔对应设置在所述内转筒的侧壁上；所述外排放孔对应设置在所述外转筒的侧壁上；所述喷道组包括:内排放管及外排放管；所述内排放管置于所述外排放管的内部；所述内排放管的一端设置有用于所述纺丝液流入的第一进液口，所述内排放管的另一端设置有用于所述纺丝液流出的第一出液口 ；所述外排放管的一端设置有用于所述纺丝液流入的第二进液口，所述外排放管的另一端设置有用于所述纺丝液流出的第二出液口 ；且所述内排放管及所述外排放管的管径分别对应沿所述第一进液口至所述第一出液口方向、所述第二进液口至所述第二出液口方向逐渐减小；所述内排放管通过所述第一进液口与设置在所述内转筒侧壁上的所述内排放孔相通；所述外排放管通过所述第二进液口与设置在所述外转筒侧壁上的所述外排放孔相通；所述第一出液口及所述第二出液口均位于所述外转筒的侧壁外部；所述内排放孔、所述第一进液口、所述内排放管的内壁及所述第一出液口构成核通道；所述外排放孔、所述第二进液口、所述内排放管的外壁、所述外排放管的内壁及所述第二出液口构成壳通道；且所述外排放管将所述内排放管包围在内，所述核通道、所述壳通道以所述内排放管的管壁为分界面相互隔离。
[0011]进一步地，所述储液装置还可以包括:内转筒、外转筒及密封板；所述内转筒及所述外转筒以同轴嵌套式的方式进行分布，且所述内转筒的底部及所述外转筒的底部分别与所述密封板的上表面固定连接；所述直线LI与所述密封板的上表面相互垂直；所述内转筒及所述外转筒的内部空间相互隔离；所述驱动装置穿过所述隔离板与所述密封板的下表面连接，并通过外接电源输出设备进而驱动所述内转筒、所述外转筒及所述密封板实现同轴转动；所述内转筒、外转筒分别与所述送液装置相连；所述排放孔组包括:内排放孔及外排放孔；所述内排放孔对应设置在所述内转筒的侧壁上；所述外排放孔对应设置在所述外转筒的侧壁上；所述喷道组包括:内排放管及外排放管；所述内排放管置于所述外排放管的内部；所述内排放管的一端设置有用于所述纺丝液流入的第一进液口，所述内排放管的另一端设置有用于所述纺