[实用新型]熔体微分静电纺丝预取向长丝连续制备装置

说明书

本发明公开熔体微分静电纺丝预取向长丝连续制备装置，包括纺丝系统、纤维引导系统、集束系统、上油系统和收集辊子，其中纤维引导系统包括空压机、等离子体发生器、第一级抽吸风管、支架、第二级抽吸风管和第二级抽吸风管固定装置，集束系统包括喇叭状吸风环、第三级抽吸风管、第四级抽吸风管和塑料管，上油系统包括油嘴、油泵、储油池和油泵电机，本发明利用多个多层喷头增加长丝中纤维数量以提高长丝断裂力，利用多级气流引导纤维并对纤维进行集束，利用等离子体消除纤维的残余电荷，减弱纤维间电荷排斥，利用上油装置使纤维吸附油剂，进一步增加集束效果，利用高速旋转辊子使纤维束取向提高，从而批量化的制备取向好、强度高的微纳米纤维长丝。

技术领域

本发明涉及一种熔体微分静电纺丝预取向长丝连续制备装置，属于静电纺丝领域

背景技术

静电纺丝就是利用高压电场下的尖端效应，使流体带电或被极化，进而在电场力的作用下克服表面张力和粘滞阻力，形成超细纤维。

静电纺丝制备的超细纤维具有比表面积大，孔隙率高等优点，因此可以表现出独特的物理化学性能。但静电纺丝一般得到的是纤维随机取向的无纺布，力学性能差，极大地限制了静电纺丝技术进一步应用，尤其是在需要各向异性复杂结构的组织工程、能源及智能穿戴等方面的应用。

采用静电纺丝技术制备纳米纤维长丝解决了静电纺丝产品力学性能差的问题，并可将纳米纤维技术与传统纺织技术结合，扩展静电纺丝技术的应用领域。目前静电纺丝取向长丝的研究可以概括为：

电场自集束：其原理为高压电场下的接地针尖发生静电感应，在针尖聚集大量电荷，纤维被针尖吸引集成一束，进而被辊子收集。如[WANG X,ZHANG K,ZHU M,etal.Enhanced Mechanical Performance of Self-Bundled Electrospun Fiber Yarnsvia Post-Treatments[J].Macromolecular Rapid Communications,2008,29(10):826-31.]利用针尖集束散乱的纤维。这种方法产量低而且只适用于电导率高的纺丝溶液。

水浴集束：其原理是利用水的表面张力将纤维集成一束，再通过辊子收集。如[SMIT E,U,SANDERSON R D.Continuous yarns from electrospun fibers[J].Polymer,2005,46(8):2419-23.]将静电纺丝制备的纤维沉积到水中，利用一根塑料棒将纤维捞出，在水的表面张力下，散乱的纤维变成一束，之后用辊子收集。这种方法只适用于不溶于水的聚合物，而且是将纤维网变成丝束，丝束内纤维没有取向。

共轭电纺集束：其原理是利用带有相反电荷的纤维相互吸引的特性，将纤维集成一束。如[LI X,YAO C,SUN F,et al.Conjugate electrospinning of continuousnanofiber yarn of poly(L-lactide)/nanotricalcium phosphate nanocomposite[J].Journal of Applied Polymer Science,2008,107(6):3756-64.]连接相反电极的喷头向中心喷射纳米纤维，纤维在库仑力的作用下，相互缠结集成一束，进而被辊子收集。这种方法制备的丝束产量低，而且纤维没有取向。

上述溶液静电纺丝制备长丝的方法效率低，产量低，不适合产业化生产，而且纤维取向程度低，力学性能差。熔体静电纺丝与溶液静电纺丝相比具有绿色无溶剂，原料利用率高，可对PP、PE、PPS等难以找到溶剂的聚合物进行纺丝等优点。本技术在熔体微分静电纺丝的基础上，引入旋风集束、等离子体消静电、油剂集束等方法制备纳米纤维的取向长丝。

熔体取向长丝的制备还可以采用熔融纺丝的方法，如中国专利CN101838859A，将熔体从喷丝板挤出制备纤维，经冷却通道固化后通过集丝导丝器形成长丝。但这种方法制备的纤维直径粗，不能制备纳米纤维组成的长丝。

发明内容