[实用新型]一种取向静电纺纳米纤维涡流纺成纱装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及静电纺丝和纺织机械技术领域，特别涉及一种取向静电纺纳米纤维涡流纺成纱装置。 

背景技术

静电纺丝是当前一种最流行的纺制纳米纤维的技术。其产品具有非常优异的性能，如极大的比表面积，可以灵活地进行表面功能化整理以及优异的力学行为等，可以应用到组织工程,伤口敷料,药物释放,过滤材料,复合增强材料,传感器等。由于静电纺丝工艺简单，制备流程比传统常规纺丝短，制品功能优异，自Anton Formhals1934年获得美国专利以来，静电纺丝一直是纤维科学家和纺织开发人员长期以来的奋斗目标。该类纳米纤维将成为我国新世纪的主导产品。市场潜力巨大，前景十分广阔。 

静电纺丝是将聚合物溶液或熔体带上几千乃至上万伏高压静电，带电液滴在电场力作用下形成泰勒锥，当电场力足够大时，电场力可在泰勒锥的锥尖克服溶液表面张力形成喷射细流。带电的聚合物射流在电场力、粘滞阻力、表面张力等作用下被拉伸细化，同时带电射流在电场中由于存在表面电荷而发生弯曲。细流在喷射过程中溶剂蒸发或固化，最终落在接收装置上，形成类似无纺布的纳米纤维毡。 

但到目前为止，大多数静电纺纳米纤维是以无纺布的形式收集到的，因此限制了静电纺纳米纤维的应用范围。从传统的纤维和纺织工业我们知道，连续的单根纳米纤维和取向的纳米纤维束以及其加捻后所得的纱线才是纳米纤维的发展方向。然而到目前为止，还没有制取到连续的单根纳米长丝，且取向纳米纤维的取向度不高产量相对也很低，同时，连续的单根纳米纤维和取向的纳米纤维束强度低容易损坏，无法与传统纺织纤维材料（机织物、针织物等）有同等的广泛应用。所以，高效制备结构可控的纳米纤维纱线才是静电纺丝达到广泛应用的最终发展方向。 

目前已有一些静电纺纳米纤维成纱的报道，如Dalton[Dalton PD,Polymer,2005,46,611-614]等利用双圆碟装置收集到了取向的纳米纤维纱线，此方法制备的纱线条干均匀一致，纤维高度取向，但是最大的缺点是制备的纱线长度太短，无法满足实际的需要。Teo[Teo WE,Polymer,2007,48,3400-3405]等利用动态水凝固浴装置，制得了二偏氟乙烯与六氟丙烯共聚物（PVDF-co-HFP）取向纳米纤维纱线，但是只适合于非水溶性聚合物的静电纺纱，且纱线加捻不易控制。中国专利200510038571.5公开了一种制备纳米纤维长丝束的方法， 利用对称相对配制的金属针头形成纳米纤维束，但是无法加捻，不是严格意义上的纱线。Dabirian[Dabirian F,Fibers and Polymers,2011,12(5),610-615]等采用旋转的金属圆盘装置收集到了纳米纤维纱线，但是纱线中纤维的取向不易控制。上述方法均采用传统的单针头作为喷丝头产量很低，不能稳定连续的制备取向度较高的纳米纤维纱线。 

发明内容

本实用新型所要解决的技术问题是提供一种取向静电纺纳米纤维涡流纺成纱装置，可连续化生产纤维定向排列较好的纳米纤维纱线。 

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：提供一种取向静电纺纳米纤维涡流纺成纱装置，分为立式和卧式两种配置，包括喇叭形输送管道，所述喇叭形输送管道的喇叭口布置有内侧金属圆环和外侧金属圆环，所述内侧金属圆环和外侧金属圆环与高压静电发生装置负电极连接，所述内侧金属圆环和外侧金属圆环是布置在同一平面内的同心圆环，所述内侧金属圆环、外侧金属圆环和喇叭形输送管道的喇叭口位于同一平面，所述喇叭形输送管道的喇叭口中心正对喷丝头，所述喷丝头与高压静电发生装置正电极相连，所述喷丝头和喇叭形输送管道的头部布置在屏蔽罩内，所述喇叭形输送管道尾部与涡流管相连。 

所述内侧金属圆环和外侧金属圆环装置立式配置时水平布置，装置卧式配置时竖直布置。 

所述喷丝头设计有若干种适用于静电纺丝的类型，在装置立式配置时采用敞开金属圆盘式喷丝头，在装置卧式配置时采用针头式喷丝头以及多针头组合式喷丝头。 

所述内侧金属圆环和外侧金属圆环同时与高压静电发生装置负电极连接或同时接地。 

所述喇叭形输送管道采用绝缘材料制成。 

所述喇叭形输送管道的喇叭口直径根据外侧金属圆环的直径制定，且保证喇叭形输送管道的喇叭口直径大于外侧金属圆环的直径。 

所述涡流管由贯穿一侧管壁的输送孔、下部管壁上的进风孔、管内上部的堵头、堵头中心的引纱管以及管内下部的腔体组成。 

所述输送孔与喇叭形输送管道尾部连接。