一种装卸式可调长梭型液喷喷嘴的制作方法
【技术领域】
[0001] 本实用新型涉及微纳米纺丝技术领域，尤其涉及一种微纳米纤维的溶液喷射纺丝 模头。
【背景技术】
[0002] 亚微米至纳米级的超细纤维具有尺寸小、比表面积高、纤维膜孔径小、孔隙率高等 特性，其制成的材料，可广泛应用于医用材料、精细过滤材料、吸油材料、保暖材料、电池隔 板以及空气净化等各个领域。由于微纳米纤维制成的材料具有良好而广阔的应用前景，其 制备技术成为国内外的研宄热点。
[0003]目前，大多数微纳米纤维是通过静电纺丝及熔喷纺丝等技术制备的。早在1934 年，美国实用新型专利（US1975504)指出电场力进行纺丝，其核心是在电场力的高速拉伸作 用下进行。静电纺丝工艺工程中大多采用单针头或多针头设备，通常每一个针头产生一个 泰勒锥，喷射一股射流，导致微纳米纤维产量低，从而成为制约静电纺丝的瓶颈。虽然美国 专利（US6616435B2，US6713011B2 )设计了多喷头连续静电纺丝装置，其喷嘴的排列型式有 单排直线式，也有多排矩阵式。但是在多喷头静电纺丝系统中，周边喷头喷射出的射流因受 到相邻喷头带有同种电荷射流的静电排斥，导致周边喷头喷出的纳米纤维飞散，使电场纺 丝过程变得难以控制。
[0004] 熔喷法是目前已商业化制备微纳米纤维技术方法，其相关技术文献主要包括美国 专利（US3959421，US5075068)，该方法是将聚合物熔体经喷丝板挤出后，经两股高速高温的 热空气进行牵伸而细化成超细纤维。在该纺丝过程中需要熔融的聚合物流体，对其流动性 能要求较高，而所需的高速高温的热空气，其耗能较大，且纺出的纤维直径在1卿以上。基 于静电纺丝和熔喷技术，聚合物溶液喷射纺丝(液喷）新技术逐渐发展起来。液喷纺丝工艺 是将聚合物溶解在一种溶剂中制成纺丝溶液，再经挤出装置输送到喷丝板，使纺丝溶液从 喷丝板的喷丝孔中挤出，形成喷丝溶液细流；然后再有高速喷射气流拉伸细化，使纺丝溶液 中的溶剂挥发，从而形成微纳米纤维。中国专利ZL201110041792.3指出该方法是利用多股 收敛的高速气流对成纤聚合物溶液射流进行超细拉伸并使之脱溶剂化生成纳米纤维。中国 专利ZL201410150476. 3采用多级气流腔进行气流分配，以期获得规模化生产的液喷纺丝 模头。该模头设计复杂，模头固定，工艺参数调节困难，同时由于该模头为每个溶液挤出细 流提供单独的环形牵伸气流，气流与喷丝孔平行排列，如果气流之间发生了干扰，难以改进 参数工艺或调节各个气流喷嘴，从而造成纺丝不均匀或并丝现象。液喷喷嘴的研宄文献较 少，已有的文献报道主要《Solution blow spinning: A new method to produce micro-and nanofibers from polymer solutions》（Medeiros E S，Glenn G M，Klamczynski A P， et al， Journal of Applied Polymer Science[J]. 2009， 113(4): 2322-2330.)和 ((Nanofibers from Scalable Gas Jet Process)) (Benavides R E，Jana S C，Reneker D H，ACS Macro Letters[J]，2012，1 (8): 1032-1036.)等有所涉及。这些已有的文献研究 表明液喷纺丝中气流场与针头探出距离和喷嘴形状密切相关，但报道的溶液喷丝喷嘴主要 是环形喷嘴、圆盘形喷嘴等，普遍采用固定式喷嘴，其喷嘴结构参数不易调节。不利于改善 纤维牵伸的气流场及相关的纺丝工艺参数，弱化了纤维拉伸细化所受到的牵伸力，最终影 响纤维的制备。 【实用新型内容】
[0005] -种基于以上技术的不足，本实用新型专利提出了一种装卸式可调长梭型溶液喷 射纺丝喷嘴，该装置不仅可以调节液喷纺丝中气流场的变化和相关工艺参数，而且能方便 装卸，利于改善纤维所处的牵伸气流场，从而可方便获取微纳米纤维。
[0006] 本实用新型是通过以下技术方案来实现的：一种装卸式可调长梭型液喷喷嘴，包 括气流入口支管A、气流入口支管B、橡胶塞套、针头、长梭型气流管道和喷嘴出口调节装 置，其特征在于，所述橡胶塞套同轴固定在长梭型气流管道的入口端上，所述的气流入口支 管A和气流入口支管B均与长梭型气流管道相贯通，且分布在橡胶塞套两侧，所述的气流入 口支管A和气流入口支管B的长径比可根据针头的长径比改变，所述针头插入橡胶塞套，橡 胶塞套可插入不同直径的针头并可调节针头在出口处的位置，所述的长梭型气流管道出口 端设置喷嘴出口调节装置。
[0007] 所述气流入口支管A和气流入口支管B对称分布在橡胶塞套两侧，并与橡胶塞套 形成角度，为防止角度太小气流难以汇聚，不利于纤维牵伸；同时角度也不可太大，防止气 流在通道中衰减，不利于纤维的牵伸，所以该角度在15° -60°之间。
[0008] 所述的橡胶塞套直径为可变参数，针头可以在橡胶塞套中来回收缩且能确保气密 性。
[0009] 所述的长梭状气流管道的直径为中部最大，并逐渐缩小至出口处，便于对进入的 气流进行汇聚，且防止带有夹角的气流速度在空腔中出现环流的现象。
[0010] 本实用新型的使用方法包括下列步骤：
[0011] 步骤一：将一定量的高分子聚合物溶解于溶液或去离子水中，得到高分子聚合物 溶液；
[0012] 步骤二：将针头贯穿喷嘴出口调节装置，并插入橡胶塞套，其针头探出喷嘴出口调 节装置的位置可调；
[0013] 步骤三：经微型注射器将高分子聚合物挤入针头中；
[0014] 步骤四：将空压机的气流管道与气流入口支管A和气流入口支管B相连接，并通过 空压机的气流调节阀调节气流大小及出口处面积，开始液喷纺丝；
[0015] 步骤五：最后采用接收装置接受生成的微纳米纤维。
[0016] 所述的步骤一中，所述高分子聚合物为聚氧化乙烯或聚环氧乙烷或聚乳酸或聚羟 基丁酸戊酸共聚酯，分子量为10万-100万。
[0017] 所述的步骤二中，所述针头探出喷嘴出口调节装置的长度为2-5mm。
[0018] 所述的步骤三中，气流调节阀将气流压强调节为1. 2-1. 6Mpa。
[0019] 与现有液喷纺丝喷嘴设备相比，本实用新型专利的有益效果是该喷嘴装置方便装 卸，安装调试方便，可提高液喷纺丝效率；利于便捷调节纺丝针头的长径比、针头的探出距 离、喷嘴面积等重要纺丝工艺参数，可改变喷嘴结构参数，调整纤维所处的牵伸气流场，便 于液喷微纳米纤维的制备。
【附图说明】
[0020] 下列结合附图和实施例对本实用新型专利进一步说明：
[0021] 图