[发明专利]膜裂法静电纺连续纳米纤维纱装置及制备纳米纤维纱方法

说明书

技术领域

本发明属于静电纺丝技术领域，涉及一种膜裂法静电纺连续纳米纤维纱装置，本发明还涉及利用上述装置制备连续纳米纤维纱的方法。

背景技术

静电纺丝是一种简单有效制备纳米纤维的技术，它主要是利用聚合物或熔体在静电场中受到电场力的拉伸作用而获得纳米纤维。由于纳米纤维具有比表面积较大的特性，在光学和电学材料、过滤材料以及增强复合材料等领域被广泛应用。

静电纺射流在电场中不稳定的鞭动，使得射流以螺旋状运动状态沉积到接收屏上，最终得到纤维呈随机排列的纤维膜。纤维膜中纤维的杂乱排列以及纤维膜较低的力学性能严重阻碍了这种材料在某些应用领域的发展。因此，将纳米纤维加工成纳米纤维纱的形式，能使该材料具有更为广阔的应用前景。

目前，有学者先通过制备有序排列的纤维束，然后对其进行加捻得到纳米纤维纱。如Teo等采用2块呈一线排列且具有一定间距的金属刀片作为接收装置，纳米纤维束收集在2块金属刀片之间，之后对纳米纤维束进行洗涤干燥并加捻，可得到定长的纳米纤维纱线。Liu等利用环状不锈钢电极作为接收装置，纤维沉积在不锈钢电极上得到纳米纤维束，然后对纳米纤维束进行加捻，得到纳米纤维纱。另有学者在纺丝过程中将纺出的纤维直接加捻得到纳米纤维纱。如Afifi等首先将纳米纤维沉积在漏斗型收集装置的口径平面处，然后采用绝缘棒将纳米纤维束牵引到正上方的辊筒上，当漏斗型收集装置旋转时可对纳米纤维束加捻，最终以纱线的形式卷绕到辊筒上。

发明内容

本发明的目的是提供一种膜裂法静电纺连续纳米纤维纱装置，采用该装置可稳定获得细度均匀且连续的纳米纤维纱。

本发明的另一目的是提供利用上述膜裂法静电纺连续纳米纤维纱装置制备连续纳米纤维纱的方法。

本发明所采用的技术方案是，一种膜裂法静电纺连续纳米纤维纱装置，包括依次设置的供液装置，纺丝装置，收集装置，切条装置，热牵伸装置，热定型装置及加捻卷绕装置；

供液装置包括微量注射泵，注射器夹持在微量注射泵上，注射器通过导液管与喷丝头下端连接；

纺丝装置包括设置有两组或两组以上并联喷丝头的针板，针板底部设置有金属电极，金属电极通过导线与直流高压发生器的正极连接，金属电极还通过导线与相互并联在一起的所有喷丝头的下端相连接，直流高压发生器的负极接地；

收集装置包括由卷帘辊a和卷帘辊b驱动的传送带式金属网收集帘，收集帘位于针板正下方，收集装置接地；

切条装置包括输出罗拉，输出罗拉与收集装置连接，输出罗拉下方设置有切条器，切条器与喇叭口集束器的一端连接；

热牵伸装置包括牵伸罗拉，牵伸罗拉位于热牵伸仓内；

热定型装置包括热定型仓；

加捻卷绕装置包括加捻器，加捻器上设置有卷取辊；

热定型装置和加捻卷绕装置之间设置有握持罗拉。

本发明的特点还在于，

切条器为带有齿状刀片的导辊。

切条器与喇叭口集束器之间设置有卷条辊a和卷条辊b，卷条辊a和卷条辊b分别位于切条器外侧。

牵伸罗拉包括具有速度差的后罗拉和前罗拉，喇叭口集束器与后罗拉连接。

加捻器为沿X-Y平面旋转的圆盘，卷取辊在加捻器上沿Y-Z平面旋转。

本发明所采用的另一技术方案是，一种制备连续纳米纤维纱的方法，所采用的膜裂法静电纺连续纳米纤维纱装置，包括供液装置，纺丝装置，收集装置，切条装置，热牵伸装置，热定型装置及加捻卷绕装置；

供液装置包括微量注射泵，注射器夹持在微量注射泵上，注射器通过导液管与喷丝头下端连接；

纺丝装置包括设置有两组或两组以上并联喷丝头的针板，针板底部设置有金属电极，金属电极通过导线与直流高压发生器的正极连接，金属电极还通过导线与相互并联在一起的所有喷丝头的下端相连接，直流高压发生器的负极接地；

收集装置包括由卷帘辊a和卷帘辊b驱动的传送带式金属网收集帘，收集帘位于针板正上方，收集装置接地；

切条装置包括输出罗拉，输出罗拉与收集装置连接，输出罗拉下方设置有切条器，切条器与喇叭口集束器的一端连接；

热牵伸装置包括牵伸罗拉，牵伸罗拉位于热牵伸仓内；

热定型装置包括热定型仓；

加捻卷绕装置包括加捻器，加捻器上设置有卷取辊；

热定型装置和加捻卷绕装置之间设置有握持罗拉。

切条器为带有齿状刀片的导辊。

切条器与喇叭口集束器之间设置有卷条辊a和卷条辊b，卷条辊a和卷条辊b分别位于切条器外侧。