[發(fā)明專利]一種靜電紡納米纖維噴氣加捻成紗裝置及方法

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201310188455.6
• 申請日: 2013-05-20
• 公開（公告）號: CN103266365A
• 公開（公告）日: 2013-08-28
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 覃小紅;吳韶華
• 申請（專利權(quán)）人: 東華大學(xué)
• 主分類號: D01H4/02
• 分類號: D01H4/02;D01D5/00
• 代理公司: 上海泰能知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所 31233
• 代理人: 宋纓;孫健

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及靜電紡絲領(lǐng)域以及紡織機械領(lǐng)域，特別是涉及一種靜電紡納米纖維噴氣加捻成紗裝置及方法。

背景技術(shù)

靜電紡絲是當前一種最流行的紡制納米纖維的技術(shù)。其產(chǎn)品具有非常優(yōu)異的性能，如極大的比表面積，可以靈活地進行表面功能化整理以及優(yōu)異的力學(xué)行為等，可以應(yīng)用到組織工程,傷口敷料,藥物釋放,過濾材料,復(fù)合增強材料,傳感器等。由于靜電紡絲工藝簡單，制備流程比傳統(tǒng)常規(guī)紡絲短，制品功能優(yōu)異，自Anton?Formhals?1934年獲得美國專利以來，靜電紡絲一直是纖維科學(xué)家和紡織開發(fā)人員長期以來的奮斗目標。該類納米纖維將成為我國新世紀的主導(dǎo)產(chǎn)品。市場潛力巨大，前景十分廣闊。

靜電紡絲是將聚合物溶液或熔體帶上幾千乃至上萬伏高壓靜電，帶電液滴在電場力作用下形成泰勒錐，當電場力足夠大時，電場力可在泰勒錐錐尖克服溶液表面張力形成噴射細流。帶電的聚合物射流在電場力、粘滯阻力、表面張力等作用下被拉伸細化，同時帶電射流在電場中由于存在表面電荷而發(fā)生彎曲。細流在噴射過程中溶劑蒸發(fā)或固化，最終落在接收裝置上，形成類似無紡布的納米纖維氈。

但到目前為止，大多數(shù)靜電紡納米纖維是以無紡布的形式收集到的，因此限制了靜電紡納米纖維的應(yīng)用范圍。從傳統(tǒng)的纖維和紡織工業(yè)我們知道，連續(xù)的單根納米纖維和取向的納米纖維束以及其加捻后所得的紗線才是納米纖維的發(fā)展方向。然而到目前為止，還沒有制取到連續(xù)的單根納米長絲，且取向納米纖維的取向度不高產(chǎn)量相對也很低，同時，連續(xù)的單根納米纖維和取向的納米纖維束強度低容易損壞，無法與傳統(tǒng)紡織纖維材料（機織物、針織物等）有同等的廣泛應(yīng)用。所以，高效制備結(jié)構(gòu)可控的納米纖維紗線才是靜電紡絲達到廣泛應(yīng)用的最終發(fā)展方向。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種靜電紡納米纖維噴氣加捻成紗裝置及方法，以解決連續(xù)單根納米長絲和取向納米纖維束所需強度和產(chǎn)量的難題，采用高效可控的靜電紡納米纖維紗線制備結(jié)構(gòu)，可連續(xù)化生產(chǎn)纖維定向排列較好的納米纖維紗線，提高納米纖維的凝集、轉(zhuǎn)移、取向以及集束性能，通過牽伸改善納米纖維束的條干均勻度和取向度。

本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是：提供一種靜電紡納米纖維噴氣加捻成紗裝置，包括噴絲裝置，高壓靜電發(fā)生裝置，收集裝置，導(dǎo)輥，加熱牽伸裝置，送入羅拉，雙噴嘴加捻器，輸出羅拉和卷繞裝置，所述噴絲裝置連接高壓靜電發(fā)生裝置，所述噴絲裝置和高壓靜電發(fā)生裝置均位于收集裝置的正上方，所述收集裝置旁側(cè)設(shè)有導(dǎo)輥，所述導(dǎo)輥位于噴絲裝置與收集裝置之間，所述導(dǎo)輥旁側(cè)設(shè)有加熱牽伸裝置，所述加熱牽伸裝置旁側(cè)設(shè)有送入羅拉，所述送入羅拉旁側(cè)設(shè)有雙噴嘴加捻器，所述雙噴嘴加捻器旁側(cè)設(shè)有輸出羅拉，所述輸出羅拉旁側(cè)設(shè)有卷繞裝置，所述導(dǎo)輥、加熱牽伸裝置、送入羅拉、雙噴嘴加捻器、輸出羅拉和卷繞裝置依次均布置在同一平面上。

所述噴絲裝置由一組帶有鈍頭針頭的注射器組成，所述注射器的數(shù)量至少為1個。

所述收集裝置由水槽、溶劑、金屬板和接地線組成，所述水槽內(nèi)貯有溶劑，所述水槽底部安裝有金屬板，所述金屬板和接地線相連。

所述加熱牽伸裝置由加熱干燥箱和一組牽伸羅拉組成，所述一組牽伸羅拉位于加熱干燥箱的內(nèi)部，所述一組牽伸羅拉的數(shù)量至少為兩對。

所述雙噴嘴加捻器由第一噴嘴、第二噴嘴和殼體組成，所述殼體中間開有溝槽，所述溝槽分隔開第一噴嘴和第二噴嘴，所述第一噴嘴和第二噴嘴均位于殼體的內(nèi)部，所述第一噴嘴位于殼體的輸入端，所述第二噴嘴位于殼體的輸出端，所述第二噴嘴的輸入端正對第一噴嘴的輸出端。

所述第一噴嘴由吸孔、紗道、噴射孔、氣室、補氣管和開纖管組成，所述吸孔位于第一噴嘴的輸入端，所述開纖管位于第一噴嘴的輸出端，所述吸孔與開纖管通過紗道連通，所述紗道外壁上呈圓周布置有噴射孔，所述噴射孔的數(shù)量為2-6個、與紗道相連的一端呈30-60度夾角連通，所述噴射孔的另一端與氣室連通，所述氣室連通補氣管，所述補氣管與空氣壓縮機相連，所述開纖管內(nèi)壁上開有溝槽，所述溝槽數(shù)量為2-8個。

所述第二噴嘴由吸孔、紗道、噴射孔、氣室和補氣管組成，所述吸孔位于第二噴嘴的輸入端，所述紗道呈漸擴圓錐型且位于第二噴嘴的輸出端，所述吸孔連通紗道，所述紗道外壁上呈圓周布置有噴射孔，所述噴射孔的數(shù)量為4-8個、與紗道相連的一端呈70-90度夾角連通，所述噴射孔的另一端與氣室連通，所述氣室與補氣管連通，所述補氣管與空氣壓縮機相連。

一種使用上述靜電紡納米纖維噴氣加捻成紗裝置進行靜電紡紗的方法，包括以下步驟：