[发明专利]导电溶液的剪切式牵伸静电纺直纺微米纱装置、方法及用途

权利要求书

1.一种导电溶液的剪切式牵伸静电纺直纺微米纱装置，其特征在于：包括

用于将导电溶液(41)进行伞状喷射形成亚微米粗细的液态丝(81)的喇叭形的喷头(1)；

用于接收液态丝(81)并对其实施剪切牵伸，使液态丝(81)进一步细化成纳米丝(82)的锥筒(2)；

用于将已固化分布在锥筒(2)上并旋转的纳米丝(82)剥离汇聚并集束加捻成微米纱(83)的集束器(3)；

用于向喷头(1)提供导电溶液(41)的注液腔(4)；

用于在喷头(1)和锥筒(2)之间形成负高压电场，从而使从喷头(1)喷出的喷射流牵伸变细落在锥筒(2)的前端口内侧，形成伞状分布的液态丝(81)的负高压源(5)；

用于将已集束成形的微米纱(83)卷取成形的卷绕机构(6)；

用于驱动锥筒(2)高速旋转从而剪切牵伸液态丝(81)的驱动机构(7)。

2.如权利要求1所述的一种导电溶液的剪切式牵伸静电纺直纺微米纱装置，其特征在于：所述喷头(1)由与所述负高压源(5)相连的喇叭喷头(11)、用于封闭与屏蔽的环套(12)和与贮存导电溶液(41)的注液腔(4)相连通的注入管(13)依次连接构成；导电溶液(41)为在高聚物溶液中添加KOCN电解质形成的纺丝溶液。

3.如权利要求2所述的一种导电溶液的剪切式牵伸静电纺直纺微米纱装置，其特征在于：所述锥筒(2)为圆台体或喇叭体，锥筒(2)前端口(21)内侧与所述喇叭喷头(11)边缘的连线的斜率大于锥筒(2)的斜率；锥筒(2)后端口(22)距锥筒(2)前端口(21)的距离须能保证纳米丝(82)的固化完成，且锥筒(2)后端口(22)为圆角。

4.如权利要求1所述的一种导电溶液的剪切式牵伸静电纺直纺微米纱装置，其特征在于：所述集束器(3)的内孔为喇叭口，集束器(3)与转动的锥筒(2)相配合完成对纳米丝(82)的加捻与集束成微米纱(83)。

5.如权利要求1所述的一种导电溶液的剪切式牵伸静电纺直纺微米纱装置，其特征在于：所述负高压源(5)为可以提供6～30kv的负高压的发生器。

6.如权利要求2所述的一种导电溶液的剪切式牵伸静电纺直纺微米纱装置，其特征在于：所述卷绕机构(6)包括卷取辊(61)、槽筒(62)和纱筒(63)，卷取辊(61)转动将固化后的纳米丝(82)从锥筒(2)剥离下来，由锥筒(2)后端口(22)牵引到达集束器(3)，过程中利用锥筒(2)转动使纳米丝(82)集束加捻成为微米纱(83)，经槽筒(62)卷绕和纱筒(63)收集，形成稳定的微米纱(83)的筒子纱。

7.如权利要求2所述的一种导电溶液的剪切式牵伸静电纺直纺微米纱装置，其特征在于：所述驱动机构(7)由与所述锥筒(2)相接触的主动筒(71)、驱动主动筒(71)转动的转动轴(72)、与主动筒(71)成对使用使所述锥筒(2)平稳转动并且锥筒(2)中心轴与所述喇叭喷头(11)中心点及集束器(3)中心连线同轴的托筒(73)、驱动转动轴(72)转动并可调速的高速电机(74)构成。

8.一种采用如权利要求6所述的导电溶液的剪切式牵伸静电纺直纺微米纱装置的直纺方法，其特征在于，步骤为：

第一步、静电喷丝：导电溶液(41)由注液腔(4)经注入管(13)到达喇叭喷头(11)形成均匀膜，并在喇叭喷头(11)的边缘因负高压电场的作用分裂并被牵伸变细而落于锥筒(2)前端口(21)的内侧，形成伞状分布的液态丝(81)；

第二步、剪切牵伸：伞状分布的液态丝(81)因被喇叭喷头(11)和锥筒(2)的内壁握持，且锥筒(2)又在高速转动而形成对液态丝(81)的剪切牵伸，使液态丝(81)进一步细化成纳米丝(82)，并在锥筒(2)中固化；

第三步、集束加捻：已固化的纳米丝(82)由卷取辊(61)牵引从锥筒(2)剥离汇聚进入集束器(3)的喇叭口，并在锥筒(2)的转动下加捻形成微米纱(83)，而经槽筒(62)卷绕于纱筒(63)上，形成形态稳定的微米纱(83)的筒子纱。

9.一种采用如权利要求1所述的导电溶液的剪切式牵伸静电纺直纺微米纱装置的应用，其特征在于：将如权利要求1所述的导电溶液的剪切式牵伸静电纺直纺微米纱装置用于静电纺的单丝粗细在纳米尺度的直接成纱加工。

10.一种采用如权利要求1所述的导电溶液的剪切式牵伸静电纺直纺微米纱装置的应用，其特征在于：将如权利要求1所述的导电溶液的剪切式牵伸静电纺直纺微米纱装置用于成纱粗细在微米尺度的直接成纱加工，或者用于捻度可调、成纱粗细比微米尺度更细的直接成纱加工。