专利名称：一种制备中空纤维材料的方法及其专用装置的制作方法近十年来，微结构设备由于其高效、安全、可重复性与可控性获得了极大的关注。 体系的缩小，使得界面张力、粘性力和壁效应的作用凸显，等取代了惯性力等传统情况下占 主导地位的力。这也使在微流体设备中多相流的调控变得可行。微结构设备中流体的稳定 流动被划分为以下几种液滴流、液柱流和层流。其中液滴流和液柱流因其准确的形貌调 控、大的比表面积以及高效的传质而得到更多的关注。它们被广泛应用于化学反应、液液萃 取、生物分析、结晶、聚合物合成、结构材料制备以及纳米颗粒合成。相比较而言，层流的比 表面积小、流动速率高，使得其体系选择的难度增加并且流动的稳定性降低，也因此较少受 到关注。然而，与液滴流及液柱流的非连通拓扑结构不同，层流可以提供连通的拓扑结构， 从而可以用于制备具有连通拓扑结构的材料，如线、管、串珠状材料等。另一方面，中空纤维因其横截面沿轴向存在空腔而具有特定性能，广泛应用于化 工、纺织、医药和生物等领域。目前常用的中空纤维制备方法主要有以下两种(1)采用环形中空、C形或偏心中 空喷丝板通过熔纺或溶液纺成纤；(2)用中空型或C型喷丝板，通过干湿纺或熔纺成纤，有 些中心部还需通入空气或不同组成的凝固液，制成系列产品。
本发明的目的是提供一种制备中空纤维材料的方法及其·装置。本发明所提供的生产中空纤维材料的装置，它包括三重同轴套管设备5 ；所述三 重同轴套管设备包括外管1、中间管2和内管3 ；所述外管1、中间管2和内管3构成三重同 轴套管；所述三重同轴套管设备设有供液体进入外管和中间管之间的环形空间的外管入口 9，供液体进入内管和中间管之间的环形空间的中间管入口 10和供液体进入内管的内管入 Π 11。所述外管长度大于中间管和内管，内管长于中间管或与中间管等长。所述生产中空纤维材料的装置还包括凝固浴池7和收集装置8。本发明所提供的制备中空纤维材料的方法，是将聚合物溶液注入上述的生产中空 纤维材料的装置的中间管入口 10，同时将可与聚合物溶液的溶剂互溶但不能溶解所述聚合 物的液体注入所述生产中空纤维材料的装置的内管入口 11和外管入口 9形成中空纤维材 料并随流体流出，将流出的中空纤维材料置于装有所述可与聚合物溶液的溶剂互溶但不能 溶解所述聚合物的液体的所述凝固浴池7中浸渍，得到聚合物中空纤维材料。所述方法可以用于能够通过溶剂萃取法使聚合物溶液发生固化的体系。所述聚合 物是可以用于制备中空纤维材料的聚合物，如聚砜、聚丙烯腈、聚苯乙烯以及聚甲基丙烯酸 甲酯中的一种或几种任意混合；本发明所述方法具体包括如下步骤1)选择合适的溶剂，将待制备成中空纤维的聚合物溶解于其中，得到聚合物溶液 A ；选择可以与上述溶剂互溶，且不溶解其中聚合物的另一种流体B，并通过加入增粘剂，调 节其粘度至适当值；2)流体A流入微结构设备的入口 1，流体B分别流入微结构设备的入口 2和3，两 种流体在微结构设备管道中形成稳定的液-液-液双重环状层流；流体B萃出A中的溶剂， 使得A固化形成中空纤维材料，随流体B流出；3)流出后的中空纤维材料浸没于与流体B相同组成的凝固浴中，使其完全固化， 而后将其盘绕在收集装置上。本发明的方法以聚合物溶液和不能溶解该聚合物但是能与该聚合物溶液的溶剂 互溶的液体(可萃取聚合物溶液中溶剂的液体)为原料，利用本发明装置的三重同轴套管 设备，形成同轴双层环状层流，通过固化制备得到聚合物中空纤维材料。本发明方法的原理在于本发明中所选体系为聚合物溶液A和另一种流体B，B与 A的溶剂互溶，但不溶解其中的聚合物溶质；对于此互溶体系，一方面，两相的界面张力极 低，因此在微通道中可以形成由通道结构决定的稳定液-液-液双重同轴环状层流；另一方 面，B可以萃出A中的溶剂，使溶液A中的聚合物达到过饱和，从而以固态形式析出，固化为 中空纤维。本发明的装置制备中空纤维有其特殊优势，它体积小，安全性高，重复性和稳定性 好，且操作易控，可制备小尺寸的中空纤维，对于中空纤维材料的尺寸调节简单方便。本发明方法的有益效果为利用此方法制备中空纤维材料，所需设备体积小，安全 性高，重复性和稳定性好，且操作易控，可制备小尺寸的中空纤维，可以通过调节三相流体 的流量来简单方便的调控纤维的尺寸，实验证明，制得的纤维材料均具有均勻的内外径尺 寸。图1为制备中空纤维材料的装置示意2为制备中空纤维材料的装置示意图中的同轴环管微结构设备截面图


本发明公开了一种制备中空纤维材料的方法及其装置。该装置包括三重同轴套管设备；它括外管、中间管和内管；三重同轴套管设备设有供液体进入外管和中间管之间的环形空间的入口，供液体进入内管和中间管之间的环形空间的中间管入口和供液体进入内管内部的内管入口。该方法是将聚合物溶液注入上述装置的中间管入口，同时将可萃取聚合物溶液的溶剂注入内管入口和外管入口，将流出的空纤维材料置于装有可萃取聚合物溶液的溶剂的凝固浴池中浸渍，得到聚合物中空纤维材料。利用此方法制备中空纤维材料，可制备小尺寸的中空纤维，可以通过调节三相流体的流量来简单方便的调控纤维的尺寸，实验证明，制得的纤维材料均具有均匀的内外径尺寸。