[发明专利]一种静电纺纱纳米纤维成纱装置及方法

说明书

本发明涉及一种静电纺纱纳米纤维成纱装置及方法，所述装置包括高压电源，金属圆环、金属圆盘、驱动电机、绝缘传动杆、纺丝注射装置；所述金属圆盘的中心设有通孔，所述金属圆盘接地；所述金属圆环设置在金属圆盘的另一面，所述金属圆环的中心与金属圆盘的中心在同一竖直线上，所述金属圆环接地；所述纺丝注射装置包括注射泵、输液管及针管，所述针管倾斜设置在金属圆盘的另一面，所述针管的尖端对着金属圆盘；所述高压电源的负极接地，所述高压电源的正极设置于针管的尖端，所述高压电源用于使针管的尖端、金属圆盘及金属圆环之间产生电场。加捻方式简单，成纱质量好，得到较粗的取向纳米纤维束。

技术领域

本发明涉及静电纺纱技术领域，特别涉及一种静电纺纱纳米纤维成纱装置及方法。

背景技术

纤维以及纱线是几千年来传统纺织行业中的主要材料，以现有的纺织加工技术，只能加工直径最低为几微米的纤维。静电纺丝技术可以制备直径范围从几纳米到几微米的纤维。但是直径越细，细到纳米级时，纤维断裂强力及耐磨性能相对比较差，难以使用传统纺织加工技术进行加工。根据应用在纺织服装、微电子器件和复合材料等领域的具体需求，如果拓宽纳米级纤维的应用就需要形成定向排列的纳米纤维束及其加捻后的纱线。而现有的制备一定纳米纤维束的方法中，如利用相反电荷纤维的相互吸引方式，正负极纺丝喷头喷出带相反电荷的纤维因其电荷吸引在空间某一位置形成纤维束，可以得到连续的取向纳米纤维，但是其纤维束较细；如零高速滚筒拉伸取向纳米纤维束的方法，可以得到连续的取向纳米纤维，但是取向度难以控制且易拉伸断裂纤维；而且采用气流加捻需要专业的喷嘴以及相应配套气流加捻器，结构和工艺相对较复杂。

发明内容

为此，需要提供一种静电纺纱纳米纤维成纱装置及方法，解决现有获得取向纳米纤维束较细或取向纳米纤维取向度难以控制且纤维易拉伸断裂，且气流加捻的相关结构和工艺相对复杂的问题。

为实现上述目的，发明人提供了一种静电纺纱纳米纤维成纱装置，包括高压电源，金属圆环、金属圆盘、驱动电机、绝缘传动杆及纺丝注射装置；

所述金属圆盘的一面通过绝缘传动杆与驱动电机传动连接，所述金属圆盘接地；

所述金属圆环设置在金属圆盘的另一面，所述金属圆环的中心与金属圆盘的中心在同一竖直线上，所述金属圆环接地；

所述纺丝注射装置包括注射泵、输液管及针管，所述针管通过输液管连接于注射泵传动连接，所述针管倾斜设置在金属圆盘的另一面，所述针管的尖端对着金属圆盘；

所述高压电源的负极接地，所述高压电源的正极设置于针管的尖端，所述高压电源用于使针管的尖端、金属圆盘及金属圆环之间产生电场。

进一步优化，所述金属圆环的中心与金属圆盘中心之间的距离为4-6cm。

进一步优化，所述针管的尖端与金属圆盘中心之间的距离为9-11cm。

进一步优化，所述针管的管身与金属圆盘的夹角为45°。

进一步优化，所述金属圆盘的转速为40-120r/min。

发明人还提供了另一技术方案：一种静电纺纱纳米纤维成纱方法，包括以下步骤：

高压电源使金属圆盘、金属圆环与针管的尖端之间形成电场；

注射泵通过纺丝液输送至针管，向金属圆盘喷洒纺丝液在金属圆盘与圆环之间形成趋向纳米纤维；

驱动电机通过带动金属圆盘转动将取向纳米纤维加捻形成纳米纤维纱线。

进一步优化，所述金属圆环的中心与金属圆盘中心之间的距离为4-6cm。

进一步优化，所述针管的尖端与金属圆盘中心之间的距离为9-11cm。

进一步优化，所述针管的管身与金属圆盘的夹角为45°。