[发明专利]用于高效制备纳米纤维纱的静电纺丝装置及方法

说明书

本发明提供的是一种用于高效制备纳米纤维纱的静电纺丝装置，包括：供液系统，用于为纺丝系统提供纺丝溶液；纺丝系统，在电场力作用下，将流出金属喷丝针头的纺丝溶液牵伸成纳米纤维，并将产生的纳米纤维束喷射至收集系统；收集系统，用于对接收到的纳米纤维束进行加捻成型后进行收集；驱动系统，用于驱动收集系统进行工作；纺丝系统包括：用于喷射纳米纤维束的金属喷丝针头，金属喷丝针头与交流高压发生器连接，形成高压电场；本发明具有生产效率高、生产工艺容易控制的有益效果，适用于静电纺丝领域。

技术领域

本发明涉及静电纺丝的技术领域，具体涉及一种用于高效制备纳米纤维纱的静电纺丝装置及利用该装置制备纳米纤维纱的方法。

背景技术

利用静电纺丝技术制备的纳米纤维由于具有比表面积大、孔隙率高等特性，在过滤材料、组织工程、复合材料等领域具有巨大的应用潜力，但是无规则排列的纳米纤维膜的再加工性和机械性能都较差，限制了其在某些领域的应用和发展。因此，将纳米纤维加工成纳米纤维纱的形式，对于扩大纳米纤维的应用范围具有十分重要的意义。

目前，静电纺纳米纤维的成纱方法主要有间隙集束机械加捻成纱、静电纺圆盘集束机械加捻成纱、相分离集束水流加捻成纱、静电纺气流集束机械加捻成纱、静电纺电场集束机械加捻成纱和静电纺共轭集束机械加捻成纱等。此外，还有纳米纤维包芯纱技术也有学者在研究，其研究方法大致可分为两大类：静电纺无规则纳米纤维包覆技术和静电纺取向纳米纤维包覆技术。但是上述方法普遍利用传统的直流电压进行纺丝的静电纺丝技术，存在出丝产量低、射流之间相互干扰等问题，造成纳米纤维纱生产效率低、生产工艺难控制。

发明内容

针对相关技术中存在的不足，本发明所要解决的技术问题在于：提供一种用于高效制备纳米纤维纱的生产效率高、生产工艺容易控制的静电纺丝装置及方法。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：用于高效制备纳米纤维纱的静电纺丝装置，包括：供液系统，用于为纺丝系统提供纺丝溶液；纺丝系统，用于在电场作用下，将供给的纺丝溶液进行牵伸，从而形成纳米纤维，并将产生的纳米纤维束喷射至收集系统；收集系统，用于对接收到的纳米纤维束进行加捻成型后进行收集；驱动系统，用于驱动收集系统进行工作；所述纺丝系统包括：用于接收纺丝溶液、产生并喷射纳米纤维束的金属喷丝针头，所述金属喷丝针头与交流高压发生器通过导线连接。

优选地，所述收集系统包括：转动杆，一端与所述驱动系统的驱动端固定连接，另一端与接收部件固定连接；接收部件，两端开口且口径各异，大口径端正对所述金属喷丝针头头端，小口径端与所述转动杆固定连接；锭翼，固定设置于所述转动杆上，并靠近所述接收部件；套筒，套设于所述转动杆上，并位于所述锭翼与所述驱动系统的驱动端之间；导纱钩，设置于所述锭翼的一个翼臂上；在所述转动杆上，位于接收部件与套筒之间的部分为中空结构，中空结构上靠近导纱钩的位置处开有导纱孔，所述导纱孔、中空结构和接收部件相互连通；所述收集系统还包括：牵引线，一端固定在所述套筒上，另一端依次通过导纱钩、导纱孔以及转动杆的中空结构之后穿过所述接收部件的小口径端。

优选地，所述导纱钩包括：安装部和钩状部，所述安装部滑动设置于所述锭翼的滑槽中，所述滑槽设置于所述锭翼的一个翼臂上；且所述导纱钩的数量为两个或两个以上，所有导纱钩在锭翼的翼臂上呈间隔设置。

优选地，所述驱动系统包括：第一齿轮，为所述驱动系统的驱动端，与所述转动杆固定连接，以带动转动杆转动；第二齿轮，通过传送带与所述第一齿轮连接，以带动第一齿轮转动；电机，其转轴与所述第二齿轮固定连接，以驱动第二齿轮转动。

优选地，所述转动杆上设置有垫片和固定阀，所述套筒位于所述垫片和所述固定阀之间，且所述垫片位于所述套筒与所述第一齿轮之间。

优选地，所述供液系统包括：注射器，通过导液管与所述金属喷丝针头连通；并设置于微量注射泵上。