螺旋叶片纳米纤维发生器
技术领域
本实用新型属于静电纺丝技术领域，具体涉及一种新型螺旋叶片纳米纤维发生器。
背景技术
静电纺丝是一种制备聚合物纳米纤维常用的技术，其具有适用范围广泛，操作简单，工艺可控等特点。传统的静电纺丝(即有针静电纺丝)技术的纺丝生产能力有限，每个喷丝针头只能产生一根聚合物喷丝，每个针每小时生产纤维量小于300毫克，远远不能满足日益增加的纳米纤维市场化需求。面对这一问题，常规的提高静电纺丝纳米纤维产量的方法是排列大量的针头。然而不同的针头之间存在着电场干扰，限制了它们的最小间距，增大了设备空间成本。同时，粘性溶液中的沉积物或者杂质容易堵塞针头，因此纺丝过程中需要频繁地中断并清理针头，使纳米纤维产品的质量和产量都受到影响。
因此，无针式的静电纺丝喷头被发明，其不仅大大提高了纳米纤维的产率，并且保证了纳米纤维的质量。例如公开后为CN 202107802U的中国实用新型专利提供了一种包含螺旋叶片纳米纤维发生器的静电螺旋纺丝装置。该螺旋叶片发生器的转动使得聚合物溶液均匀地分布在整个螺旋叶片上面，当聚合物溶液位于螺旋叶片和纤维收集器的电场中，且电场强度高于能够产生泰勒锥的临界电场强度时，螺旋叶片纳米纤维发生器上便能产生纳米纤维。在该纺丝系统中，当螺旋叶片发生器旋转时，其在叶片顶端的点离收集装置最近，此处的电场强度最大，单位时间产生的纤维最多，而其它地方产生纤维较少。这使得收集的纤维膜表面容易产生螺杆间距宽度的条纹，从而影响产品的均匀性。
实用新型内容
本实用新型所要解决的技术问题在于克服现有技术的上述不足，提供一种可以有效提高纳米纤维膜均匀性的螺旋叶片纳米纤维发生器。
其所要解决的技术问题可以通过以下技术方案来实施。
一种螺旋叶片纳米纤维发生器，包括一转轴以及设置于所述转轴外侧并呈螺旋布置的螺旋叶片，其特点为，所述螺旋叶片包括呈网格式交叉布置的至少两种具有不同螺旋旋转角度的螺旋叶片。
作为本技术方案的进一步改进，所述螺旋叶片由相对于所述转轴正向旋转的第一螺旋叶片和相对于所述转轴反向旋转的第二螺旋叶片两种螺旋叶片构成。
作为本技术方案的更进一步改进，所述两种螺旋叶片的叶片数量相等或不相等。
作为本实用新型的优选实施例，所述两种螺旋叶片的叶片数量相等，每种螺旋叶片的数量为4片或6片。
也作为本技术方案的进一步改进，所述螺旋叶片的螺距为30-50mm。
还作为本技术方案的进一步改进，所述螺旋叶片所在平面与所述转轴的角度为45-90°。
作为本实用新型的另一优选实施例，所述转轴的主体结构为中空的密封圆柱体。
作为本技术方案的又一优选实施例，靠近所述转轴两侧端头的螺旋叶片的直径相对于所述螺旋叶片的中间段部分直径渐小。
同样作为本技术方案的进一步改进，所述螺旋叶片的螺距为5-2000mm，厚度为0.5-10mm，长度为2-5000mm，高度为1-200mm；所述转轴的直径为5-1000mm。
优选的，所述螺旋叶片的厚度为1-5mm，长度为200-2000mm，高度为10-40mm；所述转轴的直径为10-40mm。
采用上述技术方案的螺旋叶片纳米纤维发生器，具有如下有益效果：
1、通过蜂窝式螺旋叶片纳米纤维发生器，能够增强纳米纤维纺丝的均匀性。
2、通过蜂窝式螺旋叶片纳米纤维发生器，能够增强纳米纤维纺丝的效率。
附图说明
图1为本实用新型蜂窝式旋转叶片纳米纤维发生器的结构示意图。
图2为图1的左边端处的局部放大示意图。
图3为本实用新型蜂窝式旋转叶片纳米纤维发生器的侧视图。
图4为图1的轴测示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本实用新型的具体实施方式进行进一步的详细说明。
如图1-图4所示，为一种新型的蜂窝式旋转叶片纳米纤维发生器。该装置的核心为转轴和叶片，及叶片在转轴上不同角度的排列方式，及正向和反向相交方式，相交角度。
该旋转叶片纳米纤维发生器利用静电纺丝原理将粘性液体制备成纳米纤维。该旋转叶片纳米纤维发生器包括旋转叶片与转轴200，所述旋转叶片与所述转轴200相连。转轴200为密封式圆筒结构，既保证一定的强度和刚度，又具有轻便的特点。
螺旋叶片包括正向螺旋叶片110和反向螺旋叶片120，两种叶片交叉布置形成蜂窝式的网格。可以是一组螺旋叶片，也可以是多组螺旋叶片，且正向螺旋叶片和反向螺旋叶片的数量可以不同。叶片数量优选4组和6组。
螺旋叶片的螺距是5mm到2000mm，优选30mm-50mm。每一个螺旋叶片的截面形状可以是半圆、长方形、方形、三角形、椭圆形或其他形状。每一个螺旋叶片所在平面与轴向的夹角为0度到360度，优选45°-90°。每一个螺旋叶片的厚度为0.5mm到10mm，优选1mm-5mm；长度为2mm到5000mm，优选200mm-2000mm；高度为1mm到200mm，优选10mm-40mm。转轴200的直径为5mm到1000mm，优选10mm-40mm。
实施时，将纳米发生器安置在溶液槽中，高压电源连接在转轴处，转轴和正向螺旋和反向螺旋连接，然后高压电流传导到正向螺旋和反向螺旋处。正向和方向螺旋叶片主要用于将静电场集中在叶片的边缘，并且能大幅度降低叶片形状和尺寸对静电场的影响。当使用多组正向和反向螺旋叶片且相交时，可以通过优化叶片之间的距离来降低或者完成避免邻近叶片的电场干扰。正向和方向叶片可以是任何材质，导电或者绝缘材料均可。对螺旋叶片的材料要求是不能在纺丝液中溶解和降解。同向叶片之间要有一定的间隔，以降低叶片之间的相互影响，沿着轴向叶片之间的距离、叶片厚度、直径和结构可以调整。当使用相同的叶片时，纺丝头的螺旋叶片的两端叶片的电场强度往往高于中间的叶片，因此两端的叶片最好设计出逐渐直径缩小的叶片。其中，正向螺旋叶片和反向螺旋叶片，能够保证纺丝的均匀性和一致性。
在纺丝过程中，随着转轴的旋转，溶液进行纺丝。纺丝更加均匀，一致。纺丝效率更加高效。可以实现将粘性液体(如聚合物溶液，溶胶凝胶，颗粒悬浮物或者熔溶体)更加均匀、高效地加工成纳米纤维或纳米纤维网状结构。
本实用新型的新型蜂窝式螺旋叶片纳米纤维发生器。通过将螺旋叶片与轴向具有一定的夹角且可自由组合排序，以及采用螺旋叶片的旋转方向为正向和反向且相交的设置，实现了该新型复合螺旋叶片纳米纤维发生器可以提高纺丝产量、优化溶液射流分布、消除纳米纤维在收集器上的不均匀分布，提高产品的均匀性。
