一种适用于静电纺丝合成中抑制颗粒沉降的装置及应用的制作方法

本发明涉及一种适用于静电纺丝合成中抑制颗粒沉降的装置及应用，该方法可有效抑制静电纺丝过程中反应溶液体系固相颗粒的沉降，提高反应溶液体系的均匀性，避免针头堵塞。

背景技术：

1、因为操作简单、成本低廉及过程连续等优点，静电纺丝方法已成为制备纤维材料的主要方法之一。静电纺丝法制备的复合纤维具有较大比表面积、较高孔隙率等特性，被广泛应用于传感器、光催化及生物医疗等领域。将铝粉与含能氧化剂通过静电纺丝技术引入到纤维基体中可以得到功能化的复合含能材料，即亚稳态分子间复合物(mic)。在这些mic材料中，各组分间紧密接触，有效缩短了分子间的反应距离，加快了含能材料的反应速率和传质传热进程，从而能够显著提高铝粉的燃烧分解速率、能量水平和释放效率。静电纺丝工艺作为一种简单且高度通用的技术，在al基复合含能材料制备中体现出极大的潜在应用价值。然而，对于推进剂领域中常用的微米级铝粉，在静电纺丝过程中常因为微米铝粉的沉降作用，导致注射器针头产生堵塞现象，导致难以制备出基于微米铝粉的mic材料。

技术实现思路

1、本发明的目的是提供一种适用于静电纺丝合成中抑制颗粒沉降的装置及应用，该方法可有效抑制静电纺丝过程中反应溶液体系固相颗粒的沉降，提高反应溶液体系的均匀性，避免针头堵塞。

2、为实现上述技术任务，本发明采取以下技术方案予以实现：

3、一种适用于静电纺丝合成中抑制颗粒沉降的装置，设置针筒，于所述针筒的轴向侧设置旋转叶片，针筒内放置第一磁体；所述的旋转叶片的至少一个叶片上固设第二磁体；旋转叶片的倾斜角度为15～50°。

4、可选的，所述针筒的容积为2～20ml，内径为1～2cm；所述的旋转叶片的长度为1～7cm。

5、可选的，所述的第一磁体为磁球，磁球直径为3～8mm。

6、可选的，所述的第二磁体为磁柱；两个磁柱通过胶黏的方式相对固设在某一个叶片的两侧。

7、可选的，与所述的旋转叶片轴接设置电机，电机的转速为30～120r/min。

8、可选的，所述的旋转叶片与针筒外壁的距离为1～3cm。

9、本发明所述的适用于静电纺丝合成中抑制颗粒沉降的装置用于静电纺丝合成中抑制颗粒沉降的应用，所述的第一磁体在针筒内形成第一磁体运行轨迹，第一磁体运行轨迹为半螺纹式往复运动，其往复运动范围为1～10cm。

10、可选的，所述的第一磁体或多个第一磁体形成的团聚体外径小于针筒内径的70％。

11、可选的，电机驱动旋转叶片，旋转叶片带动第二磁体以第二磁体运行轨迹运动，通过磁力作用，以第二磁体带动针筒中的第一磁体运动，通过第一磁体与针筒内溶液体系的相互作用避免沉降。

12、可选的，所述的第二磁体运行轨迹为圆形。

13、本发明与现有技术相比，具有以下优点与积极技术效果：

14、(1)本发明的装置可以有效避免静电纺丝反应体系中固相颗粒沉降现象的发生，可以在静电纺丝工作期间有效维持反应体系的均匀性，高效的制备mic材料。

15、(2)本发明中，可通过调控螺旋叶片之间的夹角来控制针筒中磁球的运动轨迹，增加角度时可以驱动磁球在针筒内部左右运动，而减小角度时可以增加磁球在针筒内沿长度方形的运动范围，使磁球在针筒内做半螺纹式往复运动，与现有通过磁力驱动转子自转来实现搅拌的方法相比较，本发明中的可调式磁力驱动半螺纹式往复运动能够更有效的实现溶液搅拌的目的。

16、(3)现有制备mic的静电纺丝技术基本都是针对纳米尺度的al粉等燃料，然而纳米al粉因为固有的劣势如活性铝含量低，工艺性能不佳等，难以在短期内实现在推进剂中的应用。凭借本发明的技术优势，可以将静电纺丝制备mic材料的对象扩展到微米级铝粉范围，大大增强了静电纺丝技术在推进剂燃料制备方面的应用前景。

技术特征：

1.一种适用于静电纺丝合成中抑制颗粒沉降的装置，其特征在于，设置针筒(1)，于所述针筒(1)的轴向侧设置旋转叶片(7)，针筒(1)内放置第一磁体(4)；

2.根据权利要求1所述的适用于静电纺丝合成中抑制颗粒沉降的装置，其特征在于，所述针筒(1)的容积为2～20ml，内径为1～2cm；

3.根据权利要求1或2所述的适用于静电纺丝合成中抑制颗粒沉降的装置，其特征在于，所述的第一磁体(4)为磁球，磁球直径为3～8mm。

4.根据权利要求1或2所述的适用于静电纺丝合成中抑制颗粒沉降的装置，其特征在于，所述的第二磁体(8)为磁柱；

5.根据权利要求1或2所述的适用于静电纺丝合成中抑制颗粒沉降的装置，其特征在于，与所述的旋转叶片(7)轴接设置电机(6)，电机(6)的转速为30～120r/min。

6.根据权利要求1或2所述的适用于静电纺丝合成中抑制颗粒沉降的装置，其特征在于，所述的旋转叶片(7)与针筒外壁的距离为1～3cm。

7.权利要求1-6任一所述的适用于静电纺丝合成中抑制颗粒沉降的装置用于静电纺丝合成中抑制颗粒沉降的应用，其特征在于，所述的第一磁体(4)在针筒(1)内形成第一磁体运行轨迹(5)，第一磁体运行轨迹(5)为半螺纹式往复运动，其往复运动范围为1～10cm。

8.根据权利要求7所述的应用，其特征在于，所述的第一磁体(4)或多个第一磁体(4)形成的团聚体外径小于针筒内径的70％。

9.根据权利要求7所述的应用，其特征在于，电机(6)驱动旋转叶片(7)，旋转叶片(7)带动第二磁体(8)以第二磁体运行轨迹(9)运动，通过磁力作用，以第二磁体(8)带动针筒(1)中的第一磁体(4)运动，通过第一磁体(4)与针筒(1)内溶液体系的相互作用避免沉降。

10.根据权利要求9所述的应用，其特征在于，所述的第二磁体运行轨迹(9)为圆形。

技术总结
本发明公开了一种适用于静电纺丝合成中抑制颗粒沉降的装置及应用，设置针筒，于所述针筒的轴向侧设置旋转叶片，针筒内放置第一磁体；所述的旋转叶片的至少一个叶片上固设第二磁体；旋转叶片的倾斜角度为15～50°。该装置通过磁力驱动控制注射器中磁球产生半螺纹式往复运动，从而实现对反应溶液体系搅拌作用，可以有效避免静电纺丝反应体系中固相颗粒沉降现象的发生，可以在静电纺丝工作期间有效维持反应体系的均匀性，高效的制备MIC材料。凭借本发明，可以将静电纺丝制备MIC材料的对象扩展到微米级铝粉范围，大大增强了静电纺丝技术在推进剂燃料制备方面的应用前景。

技术研发人员：蒋周峰,赵凤起,许毅,姜一帆,刘鹤欣,秦钊,廉鹏
受保护的技术使用者：西安近代化学研究所
技术研发日：
技术公布日：2024/1/11