一种用于生产复合纳米微米纤维的离心纺丝装置的制造方法
【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复合纳米微米纤维的离心纺丝
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【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；双组分和多组分纤维属于复合纤维的范畴。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；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、同轴(同芯)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复合纳米纤维。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，双边(也称为共轭)结构的复合纤维是指在其截面上两种组分的材料并列占据在两个不同但相邻的区域里，每个区域可具有不同的形状及大小，两种组分在某个部位相连形成一根纤维。具有双边结构的复合纳米纤维可用来生产自卷曲纳米纤维。包尖结构的复合纤维是指在其截面上一组分的纺丝液占据纤维的主体部分，有尖部，另一组分的纺丝液将纤维的主体部分的尖部包覆，纤维的主体组分可有各种带有尖部的几何形状及大小。
[0005]目前，传统纺织设备可以生产各种双组分复合微米纤维，但无法生产包括双边(共轭)结构、包尖结构纳米纤维在内的复合纳米纤维。同时，生产双边(共轭)、多边结构、包尖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复合纳米微米纤维的离心纺丝装置；该装置不需要高压静电场的参与，极大降低了能耗成本，且具有安全性能高的特点。
[0007]为解决上述技术问题，本发明提供了种用于生产复合纳米微米纤维的离心纺丝装置，包括:储液机构；用于储存至少两种纤维组分的纺丝液，所述储液机构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；所述储液机构置于所述壳体内；各个纤维组分的纺丝液分别对应存储在所述若干个转筒中；所述转筒的数量与所述纤维组分的数量相适配；送液机构；用于输送所述纺丝液，所述送液机构与所述储液机构相连通；喷液机构；用于喷出所述纺丝液，所述喷液机构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适配；所述排放管的数量与所述排放孔的数量相适配；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一一对应相通；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机构中的所述转筒；所述喷道组中每一个排放管壁与所述转筒无缝衔接；所述喷道组中的若干个排放管呈肩并肩的方式并列排列，且任意相邻的两个排放管相互隔离；驱动机构；用于驱动所述储液机构进行旋转，所述驱动机构与所述储液机构的底部联接；所述驱动机构与外界电源输出设备连接；集丝机构；用于收集具有多边结构或包尖结构的多组分纳米微米纤维，所述集丝机构设置所述喷液机构周围；其中，所述驱动机构通过与外界电源输出设备连接驱动所述储液机构进行旋转，所述送液机构输送的所述纺丝液被灌入所述储液机构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机构收集具有多边结构或包尖结构的复合纳米微米纤维。
[0008]进一步的，当所述喷液机构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，当所述喷液机构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]进一步的，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；所述储液机构置于所述上隔离层中；所述驱动机构置于所述下隔离层中。
[0010]进一步的，当由所述集丝机构收集的纳米微米纤维是多边结构的复合纳米微米纤维时，所述储液机构至少包括:第一转筒、第二转筒及密封板；所述第一转筒及所述第二转筒以同轴嵌套式的方式进行分布，且所述第一转筒的底部及所述第二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L1与所述密封板的上表面相互垂直；所述第一转筒及所述第二转筒的内部空间相互隔离；所述第二转筒将所述第一转筒包围在内；所述驱动机构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第一转筒、所述第二转筒及所述密封板实现同轴转动；所述第一转筒、第二转筒分别与所述送液机构相连通；每个所述排放孔组至少包括:内排放孔及外排放孔；所述内排放孔对应设置在所述第一转筒的侧壁上；所述外排放孔对应设置在所述第二转筒的侧壁上；每个所述喷道组至少包括:内排放管及外排放管；所述内排放管的一端设置有用于所述纺丝液流入的内进液口，所述内排放管的另一端设置有用于所述纺丝液流出的内出液口 ；所述外排放管的一端设置有用于所述纺丝液流入的外进液口，所述外排放管的另一端设置有用于所述纺丝液流出的外出液口 ；且所述内排放管及所述外排放管的管径分别对应沿所述内进液口至所述内出液口方向、所述外进液口至所述外出液口方向逐渐减小；所述内排放管通过所述内进液口与设置在所述第一转筒侧壁上的所述内排放孔相通；所述内排放管的另一端分别向外穿过所述储液机构中的所述第二转筒；所述外排放管通过所述外进液口与设置在所述第二转筒侧壁上的所述外排放孔相通；所述内出液口及所述外出液口均位于所述第二转筒的侧壁外部；所述内排放孔、所述内进液口、所述内排放管的内壁及所述内出液口构成内喷液管道；所述外排放孔、所述外进液口、所述内排放管的外壁、所述外排放管的内壁及所述外出液口构成外喷液管道；且所述内排放管及所述外排放管呈肩并肩的方式并列排列；所述内排放管及所述外排放管通过二者各自管壁固定连接以将所述内喷液管道、所述外喷液管道相互隔离；所述内排放管壁与所述第二转筒的侧壁无缝衔接；所述内排放管的中心轴在直线L2上；且所述直线L2与所述直线L1呈夹角α分布；其中，O。< α <180°。
[0011]进一步的，当由所述集丝机构收集的纳米微米纤维是多边结构的复合纳米微米纤维时，所述储液机构至少包括:第一转筒、第二转筒及密封板；所述第一转筒及所述第二转筒以同轴嵌套式的方式进行分布，且所述第一转筒的底部及所述第二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L1与所述密封板的上表面相互垂直；所述第一转筒及所述第二转筒的内部空间相互隔离；所述第二转筒将所述第一转筒包围在内；所述驱动机构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第一转筒、所述第二转筒及所述密封板实现同轴转动；所述第一转筒、第二转筒分别与所述送液机构相连通；每个所述排放孔组包括:内排放孔及外排放孔；所述内排放孔对应设置在所述第一转筒的侧壁上；所述外排放孔包含一对应设置在所述第二转筒的内侧壁上的内端及一对应设置在所述第二转筒的外侧壁上的外端；每个所述喷道组包括:内排放管及外排放管；所述内排放管的一端设置有用于所述纺丝液流入的内进液口，所述内排放管的另一端设置有用于所述纺丝液流出的内出液口 ；所述外排放管的一端设置有用于所述纺丝液流入的外进液口 ；所述外排放管的另一端设置有用于所述纺丝液流出的外出液口 ；且所述内排放管及所述外排放管的管径分别对应沿所述内进液口至所述内出液口方向、所述外进液口至所述外出液口方向逐渐减小；所述内排放管通过所述内进液口与设置在所述第一转筒侧壁上的所述内排放孔相通；所述外排放管通过所述外进液口与设置在所述第二转筒内侧壁上的所述外排放孔内端相通；所述内出液口及所述外