[发明专利]一种新型静电纺集束加捻纳米纱线装置

说明书

本发明公开一种新型静电纺集束加捻纳米纱线装置，主要包括喷射装置、金属环电极、两级旋风气流加捻装置、收集装置、高压发生装置。喷射装置分为射流装置、喷气装置，分别通过输液管、输气管与溶液池、高压储气池连接，两级旋风气流加捻装置通过气流连通装置、储气环与风机连接，在两级旋风气流加捻装置下部放置收集装置、其动力有电机提供，高压发生装置正负极分别与喷射装置、金属环电极相连接。本发明操作简单，效率高，可连续制备捻度较高、条干均匀度较好的纳米纤维纱线。

技术领域

本发明属于静电纺丝领域，特别涉及一种气流辅助静电纺集束加捻纳米纱线装置。

背景技术

纳米纤维是当今研究的热点，在传感器、生物医学、微电子器件、功能性纺织品等领域具有广阔的应用前景，相比较其他制作纳米纤维方法抽丝法、模板合成法、自组装法等方法，静电纺制作纤维具有纤维直径小、密度大、比表面积大、易于功能化等优点，但是静电纺常规方式收集的纤维为无规则排列的纳米纤维无纺毡，纳米纤维无纺毡力学性能较差、产量较低等缺点，所以定向排列的纳米纤维束及其加捻后的纱线具有更广阔的市场前景。

当今制备定向排列的纳米纤维束方法有：（1）高速旋转收集法，利用高速旋转产生的拉伸力使纳米纤维取向排列，缺点为旋转的离心力影响纤维束的沉积；（2）边缘尖锐收集法，利用尖端放电原理使转盘产生的拉伸力将射流拉伸形成纳米纤维束，缺点为不能得到面积较大的有取向的纳米纤维束；（3）水浴收集法，利用水流的牵伸力对纳米纤维进行拉伸牵引，在水漩涡底部形成纤维束，缺点是纤维之间存在黏连现象；（4）共轭双头法，利用两极性相反喷头喷出的带电性相反的电荷相互吸引形成纳米纤维束，缺点是所得到纤维束较细；（5）辅助电极收集法，在静电场中放置辅助电极影响电场分布得到纳米纤维束，缺点是得到纳米纤维束取向排列程度不高，而纳米纤维定向集束后加捻方式常见主要为机械加捻，但机械摩擦会造成纤维损伤，因此近些年气流加捻装置报道相继出现，CN111118678B通过在其装置颈部旋转产生空气涡流对纳米纤维束进行加捻形成纳米纤维纱线，CN102703998A通过气流喷嘴加捻纳米纤维束形成纳米纤维纱，但上述方法加捻程度不高、效率较低。

发明内容

本发明的目的是提供一种静电纺集束加捻纳米纱线装置，该装置操作简单效率高，利用辅助气流和金属环电极制备取向度较高的纳米纤维束，以及利用两级旋风气流加捻装置制备捻度较高、条干均匀度较好的纳米纤维纱线。

为实现上述目的，本发明采取的技术方案为：一种新型静电纺集束加捻纳米纱线装置，主要包括喷射装置、金属环电极、两级旋风气流加捻装置、收集装置、高压发生装置。喷射装置分为射流装置、喷气装置，分别通过输液管、输气管与溶液池、高压储气池连接；两级旋风气流加捻装置通过气流连通装置、储气环与风机连接，在两级旋风气流加捻装置下部设置收集装置、其动力有电机提供；高压发生装置正负极分别与喷射装置、金属环电极相连接。

进一步，所述喷射装置为金属材质，射流装置下表面有排列整齐的多个射流孔，直径为 0.05mm-8mm，其内部为无针式电纺发生器；射流装置左右两边为喷气装置，内部具有排列整齐的多个气道，气道喷气口倾斜角度为40°-80°,辅助静电纺集束。

进一步，所述距离喷射装置底部1cm-60cm设置金属环电极，其直径5cm-40cm。

进一步，所述两级旋风气流加捻装置的每一级加捻腔都有单独风机提供高速气流，且一级加捻腔的直径大于二级加捻腔的直径，两级旋风气流装置内设动力系统可驱动绕其自身中心线旋转，转速400r/min-1000r/min。

进一步，所述气流连通装置以两级旋风气流加捻装置中心线为基准中心对称设置，气流连通装置内壁在与两级旋风气流加捻装置的连接处切于其加捻腔壁，气流连通装置所通为高速气流。

进一步，所述的收集装置距离两级旋风气流加捻器为5cm—40cm，其转速为600r/min-1200r/min。

进一步，所述喷射装置、金属环电极以外，上述所有装置均外覆绝缘材料。