CN101688329B

CN101688329B - 精细聚合物的制造方法

Info

Publication number: CN101688329B
Application number: CN2008800240188A
Authority: CN
Inventors: 高桥光弘; 竹泽干夫; 富永善章; 黑川崇裕; 住田宽人; 石川和宜
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2007-07-11
Filing date: 2008-07-04
Publication date: 2012-06-20
Anticipated expiration: 2028-07-04
Also published as: JP5216452B2; WO2009008146A2; JP2009035854A; CN101688329A; WO2009008146A3; US20120091606A1; US20100187729A1

Abstract

一种用于制造微细聚合物的方法，包括：通过过热蒸气产生单元(101)产生过热蒸气；通过压力调节单元(102)调节产生的过热蒸气的压力；通过接收单元(103)接收聚合物；通过加热单元(104)加热接收的聚合物到预定温度；通过第一排出口(111)排出加热的聚合物；与加热的聚合物排出同时，通过第二排出口(121)排出过热蒸气。这里，第二排出口(121)围绕第一排出口(111)，第一排出口(111)和第二排出口(121)面向相同方向。

Description

精细聚合物的制造方法

技术领域

本发明涉及一种用于制造精细膨润(swelled)聚合物的方法以及一种精细聚合物制造设备，特别涉及一种制造纳米纤维(nanofiber)产品用的精细膨润聚合物的制造方法，以及精细聚合物制造设备。

背景技术

电纺丝(electrospinning)方法是一种公知的用于制造丝状材料的方法，该材料包括聚合物，并且具有亚微米尺度的直径(下面称为纳米纤维)。

电纺丝方法是一种通过下面方式产生纳米纤维的方法：通过设备的针形喷嘴将聚合物溶液朝着收集器(收集电极)喷射(或者使得聚合物溶液流动)。聚合物溶液含有溶剂和以颗粒形式分散在溶剂中的聚合物，并且喷嘴已经被施加以高压。

在电纺丝方法中，高压施加到喷嘴，从而通过喷嘴喷射到预定空间中的聚合物溶液首先带电。随着溶剂蒸发，含有在空气中飞行的聚合物微粒的聚合物溶液的电荷密度增大。在聚合物溶液中产生的沿着排斥方向的库伦力超过聚合物溶液的表面张力时，聚合物溶液中的聚合物微粒被强烈地牵拉成线状。这种现象称为“静电爆发”。这种静电爆发顺序地发生在预定空间中，产生纳米纤维，含有具有亚微米直径的精细聚合物微粒。

另外，通过将利用上述方法产生的纳米纤维沉积在基底上，可以产生具有三维网状结构的薄膜，并且通过将纳米纤维沉积在基底上，直到过程中纳米纤维薄膜的厚度大于薄膜，可以制造高多孔性的丝网(web)(无纺织物)，具有亚微米尺度的网形结构。

利用电纺丝方法制造的高多孔性织物具有纳米量级的孔，并且具有与整个织物一样大的表面。因此，高多孔性织物可应用于过滤器、电池中的分离器、用于电池的聚合物电解质、电极等，并且提供高性能。

通过利用彼此平行设置的内部喷嘴，现有的设备使得大量的纳米纤维沉积在沉积单元上，并且根据用于产生大量纳米纤维的方法，完成由纳米纤维制成的高多孔性织物，以制造由纳米纤维制成的实际的高多孔性织物(作为实例，见专利引用)。

设备在喷嘴和收集器之间施加5KV或者更大的高压，并且或者地，将收集器接地，或者向收集器施加电压，该电压具有与施加到喷嘴的电压相反的极性，并且产生纳米纤维。

专利引用1：日本未审专利申请公开：No.2002-201559

发明内容

如上所述，用于产生纳米纤维的一种原溶液是通过将颗粒形式的聚合物溶解(或者分散)在溶剂中而获得。作为溶剂，有机溶剂用在许多情况中。原溶液中包含的有机溶剂在产生纳米纤维的过程中蒸发，并且因此在选择和使用有机溶剂方面必须给人们和环境以充分的考虑。例如，需要在封闭的空间中安装纳米纤维产品制造设备，或者作为预防，收集蒸发的有机溶剂。

在使用可燃有机溶剂的情况中，用于防止***的预防措施对于纳米纤维产品制造设备来说必须采纳。

因此，现有的纳米纤维产品制造设备不可避免的很复杂并且尺寸大，增大了制造成本和空间成本。

另外，有机溶剂相对于原溶液的重量比需要高达50-95％，并且因此需要大量的有机溶剂以产生预定量的纳米纤维。有机溶剂的成本是总成本增加的主要因素。

本发明提出从而解决上述问题，并且目标是提供一种用于制造精细聚合物的方法，精细聚合物制造设备，和用于制造纳米纤维产品的方法，纳米纤维产品制造设备，全都是安全和便宜的。

为了实现上述目标，根据本发明，用于制造包括精细膨润聚合物微粒的精细聚合物的方法，包括：通过过热蒸汽产生单元产生过热蒸汽；通过压力调节单元调节所产生的过热蒸汽的压力；通过接收单元接收聚合物；通过加热单元将接收的聚合物加热到预定温度；通过第一排出口排出加热的聚合物；并且通过第二排出口排出所述过热蒸汽，与加热的聚合物被排出同时。这里，第二排出口围绕第一排出口，并且第一排出口和第二排出口面向相同方向。

根据这个方法，可以制造更细微的聚合物微粒并且在溶剂中例如水中膨润聚合物，收集精细聚合物的精细膨润微粒，并且制造具有低粘度的精细聚合物。

另外，用于制造精细聚合物的方法可包括使得当精细聚合物被排出时排出的精细聚合物重新供给接收单元。

利用这种结构，可以制造聚合物的更精细的微粒，并且在溶剂例如水中多次膨润聚合物的微粒，从而精细聚合物变得均匀。

当上述聚合物用于制造纳米纤维时，可以安全和廉价地产生纳米纤维。

为了实现上述目标，根据本发明的精细聚合物制造设备包括：过热蒸汽产生单元，构造成产生过热蒸汽；压力调节单元，构造成调节产生的过热蒸汽的压力；接收单元，用于接收聚合物；加热单元，构造成将接收的聚合物加热到预定温度；第一排出口，加热的聚合物通过其排出；和第二排出口，过热蒸汽通过其排出。这里，第二排出口围绕第一排出口，第一排出口和第二排出口面向相同方向。

如上，通过这两个排出口中的一个排出的流体是过热蒸汽，这使得可以加热和制造更细微的聚合物微粒，并且通过在聚合物微粒中的聚合物分子之间混合水分子，将聚合物微粒膨润。

另外，本发明可以实现为一种纳米纤维产品制造设备，包括：接收单元，用于接收聚合物；加热单元，构造成将聚合物加热到预定温度；第一排出口，加热的聚合物通过其排出；和第二排出口，包含水的流体通过其排出，第二排出口围绕第一排出口，第一和第二排出口朝向相同方向，电荷供应电极，当加热的聚合物排出时将电荷施加到加热的聚合物；收集电极，收集通过喷射孔喷射的纳米纤维；和电源，用于在电荷施加电极和收集电极之间产生电场。

利用这种结构，可以产生含有精细膨润聚合物微粒的细微聚合物，并且通过造成一系列静电爆发而安全和方便地产生纳米纤维。

利用本发明，可以方便地提供精细聚合物，包括精细膨润聚合物微粒，作为原始材料，用于产生纳米纤维。另外，当精细聚合物用于产生纳米纤维时，可以安全和廉价地产生纳米纤维。

2007年7月11日提交的日本专利申请No.2007-182365的公开，包括说明书、附图和权利要求，在此整体引为参考。

附图说明

通过下面的描述，结合附图，本发明的这些和其它目标、优点和特征将显而易见，附图示出了本发明的具体实施例。

图1是根据本发明的精细聚合物制造设备的剖视图。

图2的概念视图示出了聚合物的放大的微粒。

图3是无纺织物制造设备的概念透视图，包括纳米纤维产品制造设备。

图4的图形示出了喷射单元和收集电极的实例。

图5是无纺织物制造设备的变形的透视图。

图6是精细聚合物制造设备的变形的剖视图。

图7是精细聚合物制造设备和纳米纤维产品制造设备的剖视图，它们彼此成整体。

附图标记列表：

100精细聚合物制造设备

101过热蒸汽产生装置

102压力调节装置

103接收箱

104加热器

105电源

106泵

107存储箱

108控制装置

109温度计

110内部喷嘴

111第一排出口

112传送路径

120外部喷嘴

121第二排出口

122入口孔

130两轴挤出器

131料斗

132再输送路径

136再供应泵

200纳米纤维产品制造设备

210喷射单元

211管道

212喷射孔

213喷嘴

214带轮

215带

216旋转柱体

217轴

218电动机

219基座

220收集电极

250第一电源

251第二电源

300无纺织物制造设备

360片层

370输送单元

400纳米纤维

400聚合物

410无纺织物。

具体实施方式

(实施例)

下面描述根据本发明的精细(微细，fine)聚合物制造设备100。

图1是根据本发明精细聚合物(高分子材料)制造设备100的剖视图。

如图1，精细聚合物制造设备100包括：过热蒸汽产生装置101，作为过热蒸汽产生单元；压力调节装置102，作为压力调节单元；接收箱103，作为接收单元；加热器104，构成加热单元；电源105，构成加热单元；内部喷嘴110，具有第一排出口111；外部喷嘴120，具有第二排出口121；泵106；存储箱107；和控制单元108。

过热蒸汽产生装置101包括蒸发器，其是饱和蒸汽产生装置用于产生饱和蒸汽，并且能够将在蒸发器中产生的饱和蒸汽在正常压力下加热到100摄氏度或者更高，并且能够产生正常压力的过热蒸汽。这个实施例中，假定将被供应的过热蒸汽的温度被设定为在500摄氏度内的任意温度。

这里，过热蒸汽表示具有超过100摄氏度的温度的蒸汽。本实施例中，术语“过热蒸汽”表示H₂O气相中的蒸汽。

用于加热饱和蒸气以产生过热蒸气的方法包括用于利用电加热器加热饱和蒸气的方法和用于通过燃烧燃料来加热饱和蒸气的方法。本实施例中使用的方法是用于通过下列方式来产生过热蒸气的方法，捆扎多个金属管，利用涡流电流加热将金属管加热，并且使得饱和蒸气穿过每个金属管。用于加热金属管的电源是高频电源(提供包括10KHz-60KHz的频率)。

作为压力调节单元的压力调节装置102是这样的装置，其将过热蒸气产生装置101产生的具有正常压力的过热蒸气的压力增大到预定压力。通过第二排出口121排出的具有预定压力的过热蒸气可以使得聚合物微粒更精细，并且在过热蒸气中使得通过第一排出口111排出的聚合物微粒膨润。

接收箱103对应于接收单元，聚合物被供送到其中，并且聚合物存储在其中。

加热器104作为加热单元，是围绕接收箱103的电加热器，加热在接收箱103中存储的聚合物，直到聚合物的粘度充分减小从而能够通过第一排出口111排出。

电源105，作为加热单元，提供电能给加热器104。将被提供的电能可以任意调节。

第一排出口111是一个开口部分，聚合物通过它排出，该聚合物的温度通过加热蒸气而升高，并且具有减小的粘度。第一排出口111位于内部喷嘴110的边缘处，该边缘是传送路径112的边缘部分，聚合物通过传送路径被传送。传送路径112的直径朝着内部喷嘴110的边缘部分变小。

第二排出口121是一开口部分，压力通过压力调节装置102而增大的过热蒸气通过它排出，并且具有围绕第一排出口111的圆形形状。外侧喷嘴120包括位于边缘处的第二排出口121，具有相对于内部喷嘴110同心放置的柱体形状。第二排出口121的相反边缘与传送路径112的边缘紧密接触并且因此封闭。外部喷嘴120包括入口孔122，具有增大压力的过热蒸气通过该入口孔进入。入口孔122与外部喷嘴120的周壁的一部分成整体。

泵106用于将接收箱103中的聚合物泵送到第一排出口111，该聚合物由加热器104加热直到聚合物的粘度被减小到预定值。

存储箱107接收聚合物，该聚合物含有精细膨润的聚合物微粒，并且存储聚合物连同水。

控制装置108是计算机，用于控制压力调节装置102、电源105和泵106等。控制装置108分析从温度计109等获得的数据，并且通过执行下列的反馈控制从而调节聚合物的温度和压力到预定值：通过压力调节装置102增大的过热蒸气的压力，电源105施加到加热器104的电能，由泵106泵送的聚合物的压力等。

下面描述用于制造精细聚合物的方法和精细聚合物制造设备100。

首先，适合的聚合物被供送到接收箱103中。聚合物可具有任何形式，例如颗粒(pellet)形式。不需要将用于被供送聚合物的聚合物的数目限制到仅一种，可使用多种聚合物。

供送到接收箱103中的聚合物的温度通过加热器104增大到预定温度。聚合物的温度总是利用温度计109检查。控制装置108监测温度变化，并且控制从电源105供应的电能的量，从而聚合物的温度保持在预定温度。

接下来，当控制装置108判断出聚合物的温度达到预定温度时，控制装置108操作泵106，控制泵106以预定压力泵送聚合物。这样，聚合物被泵送到第一排出口111。

如上，聚合物以预定压力通过第一排出口111排出。

另一方面，过热蒸气产生单元101产生具有预定温度的过热蒸气。压力调节装置102通过控制装置108控制，以将通过过热蒸气产生装置110产生的过热蒸气的压力增大到预定压力。

具有预定压力的过热蒸气供应到外侧喷嘴120，并且通过围绕第一排出口111的第二排出口121排出。

在过热蒸气通过第二排出口121排出的同时，聚合物通过第一排出口111排出。气-液混合的喷嘴提供了下面的作用：具有微小微粒的聚合物被喷射。

除了传导加热作用，过热蒸气具有高的辐射加热作用，并且具有下面的作用：把从第一排出口111排出的聚合物加热，并且降低聚合物的粘度。当聚合物和加热蒸气同时排出时，聚合物与加热蒸气混合。与加热蒸气混合的聚合物被加热，直到聚合物微粒被形成为细微到下列程度：聚合物的微粒中的分子没有被破坏。如图2b，水分子混合在聚合物的聚合物微粒401中的精细聚合物分子之间。应当注意，图2a示出了聚合物微粒401，含有聚合物分子，但是不含有混合在聚合物分子之间的水分子。

上述气-液混合喷嘴和过热蒸气提供了下列作用：使得聚合物的聚合物微粒401更细微，达到5-100微米，并且将聚合物微粒401在溶剂例如水中膨润。通过调节下列中的一个或一些可以将聚合物微粒401的尺寸改变到任意尺寸，例如30微米和50微米：过热蒸气的温度和压力，聚合物的温度(粘度)和压力。

最后，含有精细膨润聚合物微粒的精细聚合物与过热蒸气一起被收集，并且与过热蒸气混合的聚合物存储在存储箱107中。

存储的聚合物的聚合物分子分散在水中，如同聚合物被乳化(或者准乳化)。

上述设备和方法使得可以制造精细聚合物，含有精细膨润的聚合物微粒，并且具有低粘度，同时不必使用任何有机溶剂。另外，精细聚合物微粒401方便分开，因为水分子混合在精细聚合物分子之间，并且聚合物的聚合物微粒401中的聚合物分子的分子间的力削弱。

具有另一种方法用于利用超声波振动来精细化聚合物的聚合物微粒401，但是这种方法带来一个问题，超声波振动将聚合物分子分成具有与材料不同特性的低分子量分子。相反，上述设备和方法可以提供具有低粘度和作为聚合物所需特性的聚合物，不使用任何有机溶剂，因为供送的聚合物的聚合物分子保持完整未动。

可用作聚合物的聚合物的实例如下：聚丙烯，聚乙烯，聚苯乙烯，聚环氧乙烷，聚对苯二甲酸乙二醇酯，聚对苯二甲酸丁二醇酯(polybutylene terephthalate)，聚邻苯二甲酸酯，聚间苯对苯二酸酯(poly-m-phenylene terephthalate)，聚对苯间苯二甲酸(poly-p-phenylene isophthalate)，聚偏二氟乙烯(polyvinylidenedifluorides)，聚偏二氟乙烯-六氟丙烯共聚物(polyvinylidenedifluoride-hexafluoro propylene copolymer)，聚氯乙烯，聚偏二氯乙烯-丙烯酸脂共聚物，聚丙烯腈，聚丙烯腈-异丁烯酸酯共聚物，聚碳酸酯，聚烯丙基化物(polyallylate)，聚酯碳酸酯，尼龙，芳族聚酰胺，聚已酸内酯，聚乳酸(polylactric acid)，聚乙醇酸，胶原质，聚-β-羟基丁酸(polyhydroxybutyric acid)，多乙酸乙烯酯和缩多氨酸。另外，还可以提供从所列出的聚合物中通过任意选择和供送多种类型聚合物而获得的聚合物的合成物。

下面描述用于利用精细聚合物制造纳米纤维产品的方法，该聚合物含有利用上述设备制造的精细膨润的聚合物微粒，以及描述纳米纤维产品制造设备、用于通过将产生的纳米纤维沉积制造无纺织物的方法、和无纺织物制造设备。

图3是无纺织物制造设备300的概念性透视图，包括纳米纤维产品制造设备。

如图3，无纺织物制造设备300包括：纳米纤维产品制造设备200，包括喷射单元210和收集电极220；和沉积片层360，作为沉积单元。应当注意，标记400指示将被喷射的聚合物和处理中的纳米纤维薄膜，因为它们不能彼此清楚地区分，并且标记410指示完成的无纺织物。

喷射单元210是具有喷射孔的装置，用于喷射聚合物(或使得聚合物流动)，用于产生纳米纤维。第一电源250将相对于地电势预定的电势施加到喷射单元210。

喷射单元210连接到用于存储聚合物的存储箱107和管道211，通过管道211，含有精细膨润聚合物微粒的精细聚合物被提供以预定压力。

收集电极220连接到第二电源251，从而预定电压施加到喷射单元210，并且收集产生的纳米纤维400。

应当注意，第一电源250和第二电源251具有将喷射单元210直接接地的功能。仅仅需要的是：纳米纤维产品制造设备200在喷射单元210和收集电极220之间产生电场(电力线)。除了直接从第一电源250和第二电源251施加电荷，通过施加电势给第三电极，纳米纤维产品制造设备200可给喷射单元210和收集电极220感应电荷，并且从而可产生电场。

另外，无机固体材料可混合在聚合物中。无机固体材料例如用作团粒(aggregate)，用于将产生的纳米纤维，并且用作由纳米纤维承载的溶剂。无机固体材料的实例包括：氧化物，碳化物，氮化物，硼化物，硅化物，氟化物，氢硫化物。适合的是，在耐热和易处理性方面使用氧化物。

氧化物的实例包括：Al₂O₃，SiO₂，TiO₂，Li₂O，Na₂O，MgO，CaO，SrO，BaO，B₂O₃，P₂O₅，SnO₂，ZrO₂，K₂O，Cs₂O，ZnO，Sb₂O₃，As₂O₃，CeO₂，V₂O₅，Cr₂O₃，MnO，Fe₂O₃，CoO，NiO，Y₂O₃，Lu₂O₃，Yb₂O₃，HfO₂，Nb₂O₅。至少其中一种可以使用，但是备选物不限于此。

沉积片层360是这样的部件，在预定空间中产生的纳米纤维400 沉积在其上，并且是柔性的薄的连续片层，由沉积的纳米纤维制成的纳米纤维薄膜可以方便地与其分开。沉积片层360被卷起并且以卷状形式供应。传送单元370输送沉积片层360的一部分，在其上，纳米纤维沿着图3箭头所示的方向沉积。片层360与在沉积片层360上产生的无纺织物410一起被重新卷起。

传送单元370是这样的装置，通过利用电动机(未示出)使得图3所示的滚子旋转，其能够沿着一个方向传送所述沉积片层360，保持预定张紧。

应当注意，喷射单元210和收集电极220具有各种变形，并且具有这些的多种组合。图3中，喷射单元210和收集电极220通过交替的长短虚线示意性示出，并且喷射单元210和收集电极220的具体变形下面描述。

图4的图形示出了喷射单元210和收集电极220的实例。

应当注意，喷射单元210在图4中放大从而使得喷射单元210和收集电极220之间的关系更清楚。实际上，旋转柱体216的直径大约是数厘米到数十厘米，而收集电极220的直径为数米。

收集电极220是柱状的，并且可以与沉积片层360的运动同步旋转。收集电极220具有柱形的边缘部分，其上可以进行圆形倒角，从而收集电极220的直径朝着边缘逐渐减小。

收集电极220的周边部分的表面远离(against)喷射单元210弯曲，从而防止电场被边缘干涉。这使得可以产生纳米纤维400的极好沉积。

如图4，喷射单元210是这样的装置，其利用离心力喷射聚合物(或者使得聚合物流动)。喷射单元210包括：旋转柱体216；轴217，是旋转轴线，并且用作管道211，用于供应聚合物400；电动机218；基部219；带215；和带轮214。

旋转柱体216包括喷射喷嘴213，以放射状的方式设置。这些喷嘴213包括位于具有封闭端的旋转柱体216的周壁上的喷射孔212。旋转柱体216具有另一端，在其中间连接轴217。旋转柱体216通过轴217连接到基座219，从而它可以旋转。

电动机218和固定在轴217上的带轮214利用带215连接，电动机218连接到基座219。这种结构中，电动机218的旋转使得旋转柱体216相对于基座219旋转。

轴217连接到旋转柱体216的其它边缘，从而流体可以穿过轴217内部和旋转柱体216。轴217和旋转柱体216由导体制成。轴217通过电刷(brush)连接到第一电源250。电刷使得可以保持预定电势，即使当旋转柱体216旋转时。

旋转柱体216通过轴217连接到存储箱107，其中存储聚合物400。泵连接在一路径上，聚合物400通过该路径被供送，并且泵将聚合物400朝着旋转柱体216泵送。

下面描述用于制造纳米纤维400制成的纳米纤维产品的方法，用于与纳米纤维产品制造设备200一起使用，该设备包括喷射单元210和收集电极220，并且描述用于通过沉积所制造的纳米纤维400来制造无纺织物的方法。

首先，聚合物400从存储箱107朝着旋转柱体216泵送。这个实施例中，泵送压力相对低，因为聚合物400被喷射，没有使用泵送压力。

聚合物400通过轴217(管道211)被喷射到旋转柱体216内部。旋转柱体216通过电动机218旋转，旋转在喷射的聚合物400中产生离心力。通过离心力，聚合物400以放射状的方式通过喷射孔212被喷射到旋转柱体216外，该喷射孔刺穿旋转柱体216的周壁中。

因为聚合物400通过旋转的旋转柱体216中的喷射孔212被喷射，聚合物400通过喷射孔212被均匀地喷射到空间内的整个表面上，即使当喷射孔212的形状某些程度上不同时。上述喷射单元210的使用使得可以制造相当大量的纳米纤维400，每次具有相同质量。这使得可以制造无纺织物410，其中纳米纤维被均匀分散。

第二电源251向收集电极220施加电压，该电压被确定在下列其中一个范围内：从正10KV到正200KV；并且从负10KV到负200KV。根据收集电极220的电压感应的电荷产生在接地的旋转柱体216中，并且电场(电力线)产生在旋转柱体216和收集电极220之间。

这种状态中，聚合物400从旋转柱体216喷射。产生一系列静电爆发所需的电荷被施加到聚合物400。聚合物400的微粒沿着电场(电力线)飞舞，并且产生顺序的静电爆发，产生纳米纤维400。

这里，聚合物400含有膨润的高聚合物微粒，其中，水分子存在于聚合物分子之间。因此，包含膨润的高聚合物微粒的聚合物400的体积大于不含有任何膨润聚合物微粒的聚合物的体积。与不含有这种膨润聚合物微粒的聚合物相比，含有膨润聚合物微粒的聚合物400可以保持较大量的电荷。随着水蒸发，施加的电荷深深穿入聚合物400的聚合物微粒内，并且产生顺序的静电爆发，这样，组合的聚合物分子彼此分开。因此，使用通过该方法制备的聚合物400使得可以产生纳米纤维，不使用任何有机溶剂。

产生的纳米纤维400沉积在所述沉积片层360上，沉积片层360逐渐卷起，在沉积片层360上产生连续的无纺织物。

这个实施例中，可以确定喷射单元210具有地电势，但是任意的输出电压例如从负1KV到正1KV的电压可以施加到喷射单元210。

图4示出了单个喷射单元210，但是在使用宽的沉积片层360的情况中，或者增加纳米纤维薄膜的厚度，有效的是使用以某种方式设置的多个喷射单元210，。

应当注意，喷射单元210的结构不限于本实施例描述的结构。例如，如图5，喷嘴213可相对于收集电极220固定。这种情况中，通过相对于沉积片层360的运动方向对角地设置多个喷嘴213，可以拓宽各个喷嘴213的间隔，并且将纳米纤维400均匀地沉积在所述沉积片层360上。

下面描述精细聚合物制造设备的变形。

图6的精细聚合物制造设备100包括：再供应泵136，用于将存储箱107中存储的聚合物重新供应到接收箱103；和再输送路径132。

利用这种结构，可以使得沉淀和成块的聚合物重新均匀，并且进而在溶剂中使得聚合物的微粒变得更加精细和膨润。

另外如图7，可以进行下列过程：向料斗131供送聚合物和粒状形式的无机材料；利用搅拌器搅拌聚合物和无机材料，例如两轴挤出器130等，同时利用加热器104加热聚合物和无机材料；和将聚合物通过第一排出口111排出。

另外，内部喷嘴110和外部喷嘴120可以接地，并用作喷射单元210。这种情况中，聚合物的微粒变得更加精细并在过热蒸汽中膨润，并且从气-液混合的喷嘴飞出，并且接地的内部喷嘴110和外部喷嘴120用作电荷施加电极，用于施加电荷到将被通过内部喷嘴110和外部喷嘴120排出的聚合物。聚合物的微粒在具有高电压的收集电极220和内部喷嘴110、外部喷嘴120中的每一个之间产生的电场中飞行，产生顺序的静电爆发。

利用这种结构，可以执行顺序的处理，以供送聚合物开始，并且以产生纳米纤维产品结束。

本实施例中没有使用有机溶剂，但是应当注意，本发明不完全排除使用有机溶剂。适当量的有机溶剂可用于调节聚合物的粘度或者根据需要用于其它目的。

本发明公开了利用水做溶剂和过热蒸汽来乳化或者准乳化聚合物，但是用于产生纳米纤维的原溶液(raw solution)中含有的材料不限于这些。例如，原溶液可以通过使用气-液混合的喷嘴来乳化或者准乳化，仅不使用过热蒸汽，取决于聚合物的类型。下面是具体的实例。聚合物例如聚乙烯醇(PVA)如何溶解在水中根据皂化程度而改变。因此，取决于将被使用的聚合物的皂化程度，可以制造原溶液，其中，聚乙烯醇(PVA)通过使用图1结构的设备而被乳化或者准乳化，但不使用过热蒸汽。

使得用于产生纳米纤维的水溶聚合物乳化的方法不限于此。利用搅拌器、竖式转锥磨机、匀化器等的方法可用于制造乳化的聚合物或者准乳化的聚合物，从而利用制造的聚合物产生纳米纤维。

应当注意，在乳化聚合物和准乳化聚合物之间没有明显的界限。例如，当聚合物的微粒被乳化持续预定时间段时，但是随着时间过去，随后微粒沉积或者溶解，这种聚合物可描述为准乳化聚合物。

虽然上面仅详细描述了本发明的典型实施例，但是本领域技术人员将知道，在不本质上脱离本发明的新颖教导和优点的情况下，可以对典型实施例作出多种变化。因此，所有这种变化都落在本发明范围内。

实例

下面描述根据本发明的实例，与现有的实例相比较。

(利用普通方法的试验1)

首先，用于产生纳米纤维的原溶液利用下列方法产生。

聚乙烯醇(PVA)和水(自来水)被准备，分别作为聚合物和溶剂。

通过将PVA和水供送到容器中，以所列顺序的10比90的体积比率搅拌，混合的液体产生。

通过使用搅拌翼，混合液体被混匀。

通过上述过程，产生下列原溶液：原溶液，搅匀24小时；原溶液，搅匀36小时；原溶液，搅匀48小时。

同时，用于产生纳米纤维的原溶液通过利用图6所示的精细聚合物制造设备100根据下面描述的方法产生。

液体PVA(室温下)被泵送，并且通过第一排出口111排出。

过热蒸汽(具有300摄氏度的温度)通过第二排出口121排出。

液体PVA和过热蒸汽被重复地排出，同时存储箱107中收集的液体被循环。

通过上述过程，产生下列原溶液：原溶液，循环10分钟；原溶液，循环20分钟；和原溶液，循环30分钟。

这些原溶液分别用于通过使用精细聚合物制造设备100产生纳米纤维。搅匀48小时的原始材料和通过利用精细聚合物制造设备100循环的循环30分钟的原溶液的组合产生了含有极好PVA的纳米纤维。试验1显示出通过使用过热蒸汽和在短时间内产生的含有PVA的原溶液产生极好的纳米纤维。

(利用本发明的试验2)

尼龙和蚁酸分别被准备作为聚合物和溶剂。

通过将尼龙和蚁酸供送到容器中搅匀，产生混合的液体，所列出的顺序的体积比为10比90。

混合的液体通过使用搅匀翼被搅匀。

含有蚁酸和尼龙的混合液体被泵送并且通过第一排出口111排出，尼龙被碎化(crashed)并且分散在蚁酸中。

过热蒸汽(具有300摄氏度的温度)通过第二排出口121排出。

混合液体和过热蒸汽被重复地排出，同时存储箱107中收集的液体被循环。

通过上述过程，产生下列原溶液：原溶液，循环10分钟；原溶液，循环20分钟；和原溶液，循环30分钟。每个原溶液的体积被测量，并且测量显示出，整个原溶液中蚁酸的比率大约从90％下降到70％。

这些原溶液分别用于通过使用精细聚合物制造设备100产生纳米纤维。搅匀48小时的原始材料和通过利用精细聚合物制造设备100循环30分钟的原溶液的组合产生了含有极好尼龙的纳米纤维。试验2显示出极好的纳米纤维通过下列方式产生：通过将尼龙和蚁酸混合以获得含有尼龙和蚁酸的混合液体，将混合液体泵送，排出混合液体和过热蒸汽。除此之外，试验2显示出这种方法使得可以极大地降低溶剂的量。因此，在使用需要大量昂贵溶剂的树脂的情况中，该方法是有效的。

如上，本发明中，从第一排出口排出的聚合物同样处于这样的形式中：聚合物溶解在有机溶剂中。这种情况中，来自过热蒸汽的水分子混合到组合的聚合物和有机溶剂中，因此使得能够乳化。结果，通过利用乳化液体制造纳米纤维，将被使用的有机溶剂的量极大地减少，作用是非常显著的。另外，稳定的原溶液在短时间内产生，因此制造过程也可缩短。

工业实用性

本发明可用于需要具有低粘度的聚合物的领域中，特别是可用于产生纳米纤维和用于制造纤维纺丝和无纺织物，纳米纤维用于其。

Claims

1.一种用于制造精细聚合物的方法，该方法包括：

产生过热蒸汽，所述产生步骤是通过过热蒸汽产生单元来进行的；

调节在所述产生步骤中产生的过热蒸汽的压力，所述调节步骤通过压力调节单元进行；

接收用于制造纳米纤维的聚合物，所述接收步骤通过接收单元进行；

将所述接收步骤中接收的聚合物加热到预定温度，所述加热步骤通过加热单元进行；

将具有预定温度的加热后的聚合物通过第一排出口排出；

与进行所述聚合物的排出同时，将过热蒸汽通过第二排出口排出，第二排出口围绕第一排出口，并且第一排出口和第二排出口面向相同方向；和

将通过第一排出口排出聚合物的步骤和通过第二排出口排出过热蒸汽的步骤精细膨润的聚合物连同水存储在存储箱中。

2.如权利要求1所述的用于制造精细聚合物的方法，其特征在于，所述方法还包括：

将所述精细聚合物的排出步骤中排出的精细聚合物重新供应到接收单元。