[发明专利]一种静电纺纳米纤维包芯纱的装置及其应用

权利要求书

1.一种制备静电纺纳米纤维包芯纱的装置，其特征在于：该装置包括加捻装置、退绕装置、卷绕装置、双针头静电纺丝装置和控制系统；其中，

所述的加捻装置包括马达(1)、主动轮(2)、皮带(3)、从动轮(4)、立架(5)、轴承(6)、金属漏斗(7)；其中，马达(1)转动带动主动轮(2)旋转，通过皮带(3)传动使从动轮(4)转动，金属漏斗(7)通过轴承(6)固定在立架(5)上，从动轮(4)与金属漏斗(7)连为一体，带动金属漏斗(7)旋转；金属漏斗(7)接地；

所述的退绕装置包括纱架(8)、纱筒(9)、张力夹(10)、导纱钩(11)；所述的卷绕装置包括导纱钩(19)、卷绕辊(21)、卷绕马达(22)、横动马达(23)、丝杆(27)、滑块(28)、第一联轴器(24)、第二联轴器(25)、架板(26)和底架(29)组成；卷绕马达(22)经第一联轴器(24)带动卷绕辊(21)转动；芯纱(12)在卷绕辊(21)的牵引下由穿在纱架(8)上的纱筒(9)退绕，经张力夹(10)和导纱钩(11)，穿过金属漏斗(7)的轴心，金属漏斗旋转将纳米纤维包覆在芯纱的表面形成包芯纱，再经导纱钩(19)被卷绕在卷绕辊(21)上；卷绕辊(21)和卷绕马达(22)固定在位于滑块(28)上的架板(26)上；横动马达(23)通过第二 联轴器(25)与丝杆(27)相连，丝杆(27)在横动马达(23)的作用下转动使滑块带动架板左右移动；横动马达(23)固定在底架(29)上；

所述的双针头纺丝装置包括两台分布于金属漏斗(7)两侧的推进泵(13、16)、两只带金属针头的第一注射器(14)、第二注射器(15)、一台正电高压发生器(17)、一台负电高压发生器(18)；其中第一注射器(14)接正电高压发生器(17)，第二 注射器(15)接负电高压发生器(18)；

所述的控制系统调节金属漏斗(7)的转速、卷绕辊(21)的卷绕速度、卷绕装置的横动速度；金属漏斗(7)的转速为100-4000转/分钟；卷绕速度为5-100转/分钟；横动速度为1-10厘米/分钟；

所述的金属漏斗(7)轴心中空，内径为5毫米，外径为40-300毫米，漏斗斜角为10°到90°；所述的金属漏斗(7)是锥形或半圆形。

2.一种静电纺纳米纤维包芯纱的装置的应用，其特征在于：应用于制备纳米纤维包芯纱，具体步骤如下:

将配置好的纺丝溶液通过双针头静电纺丝形成纳米纤维，纳米纤维沉积在金属漏斗(7)和芯纱(12)上或搭在金属漏斗(7)和芯纱(12)之间，金属漏斗(7)旋转将纳米纤维均匀的缠绕在匀速运动的芯纱(12)上，最终形成以芯纱(12)为芯层，纳米纤维为皮层的纳米纤维包芯纱(20)；

所述的芯纱为短纤纱、长丝纱、单根长丝、金属丝或股线；

所述的纺丝溶液为天然聚合物溶液、人工合成聚合物溶液中的一种或两种；纺丝溶液中添加生物活性材料或无机材料；

所述的纳米纤维包芯纱用于制备纳米纤维织物，具体步骤如下：

利用水溶性纱线作为芯纱，制备出纳米纤维包芯纱；通过纺织技术制备包芯纱织物；将芯纱溶解去除即得纳米纤维织物；

所述的水溶性纱线为在常温或加热水溶液中直接溶解的短纤纱或长丝；

所述的纺织技术为针织、机织或编织；纳米纤维织物为管状、片状或异形织物；

称量0.8克聚己内酯加入到10毫升六氟异丙醇中，搅拌获得质量体积比为8％的PCL溶液；将PCL溶液分别加入两个注射器中，利用双针头纺丝装置进行纺丝，两针头距离为24厘米，高压发生器电压分别为-12千伏和+12千伏；将聚乳酸长丝从纱筒上引出经由导纱钩、漏斗内孔、导纱钩卷绕在卷绕辊上，卷绕速度为25厘米/秒，横动速度为2厘米/分钟；金属漏斗外径为10厘米，漏斗斜角为45°，旋转速度为500转/分钟；PCL溶液在高压静电场作用下被抽长拉细形成纳米纤维，搭在金属漏斗外沿和PLLA纱线上，形成与金属漏斗方向相反的纤网漏斗，PCL纳米纤维在金属漏斗旋转作用下包缠在PLLA纱线上，并逐渐被卷绕在卷绕辊上，形成以PLLA纱线为芯层、PCL纳米纤维为皮层的纳米纤维包芯。