[發(fā)明專利]一種靜電紡納米纖維紗裝置及納米纖維紗的制備方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201610130682.7
• 申請日: 2016-03-08
• 公開（公告）號: CN105648547B
• 公開（公告）日: 2017-12-22
• 發(fā)明（設計）人: 劉呈坤;賀海軍;李博昱;于群;孫潤軍
• 申請（專利權）人: 西安工程大學
• 主分類號: D01D5/00
• 分類號: D01D5/00;D02G3/00
• 代理公司: 西安弘理專利事務所61214
• 代理人: 羅笛

技術領域

本發(fā)明屬于靜電紡絲技術領域，涉及一種靜電紡納米纖維紗裝置，本發(fā)明還涉及利用上述裝置制備連續(xù)納米纖維紗的方法。

背景技術

利用靜電紡絲技術制備的納米纖維具有比表面積大、孔隙率高等特性，使其在過濾材料、組織工程、復合材料等領域應用潛力巨大，但是無規(guī)則排列的納米纖維膜的再加工性和機械性能較差，限制了其在某些領域的應用和發(fā)展。因此，將納米纖維加工成納米纖維紗的形式，對于擴大納米纖維的應用范圍具有十分重要的意義。

目前，靜電紡納米纖維的成紗方法主要有間隙集束機械加捻成紗、靜電紡圓盤集束機械加捻成紗、相分離集束水流加捻成紗、靜電紡氣流集束機械加捻成紗、靜電紡電場集束機械加捻成紗和靜電紡共軛集束機械加捻成紗等。此外，還有納米纖維包芯紗技術也有學者在研究，其研究方法大致可分為兩大類：靜電紡無規(guī)則納米纖維包覆技術和靜電紡取向納米纖維包覆技術。但是上述方法普遍存在捻回傳遞不均、加捻捻度不易控制等問題，造成納米纖維紗的機械性能達不到要求。

發(fā)明內容

本發(fā)明的目的是提供一種靜電紡納米纖維紗裝置，解決了現(xiàn)有納米纖維紗制備中，由于捻回傳遞不均、加捻捻度不易控制等問題，造成納米纖維紗的機械性能達不到要求的問題。

本發(fā)明的另一目的是提供利用上述靜電紡納米纖維紗裝置制備連續(xù)納米纖維紗的方法。

本發(fā)明所采用的技術方案是，一種靜電紡納米纖維紗裝置，包括供液紡絲裝置，退卷繞裝置，接收裝置，假捻裝置和成紗裝置；

供液紡絲裝置包括注射器，注射器設置有金屬針頭，金屬針頭與直流高壓發(fā)生器的正極連接，注射器通過微量注射泵驅動注射；

退卷繞裝置包括退繞輥和卷繞輥，水溶線的兩端分別纏繞于退繞輥和卷繞輥上，注射器位于水溶線正上方；

接收裝置和成紗裝置依次位于退繞輥和卷繞輥之間，接收裝置位于水溶線下方；接收裝置和成紗裝置之間設置有假捻裝置，假捻裝置用于使水溶線旋轉；成紗裝置包括水槽，水溶線穿過水槽內部。

本發(fā)明的特點還在于，

接收裝置由兩根平行于水溶線的金屬絲組成，兩根金屬絲形成平面平行于水平面，水溶線位于兩根金屬絲形成平面的中心線偏上方位置。

水槽內依次設置有四條平行導輥，第一導輥和第四導輥位于同一高度，第二導輥和第三導輥位于同一高度，第二導輥和第三導輥低于第一導輥和第四導輥所處位置，水溶線依次經(jīng)第一導輥、第二導輥、第三導輥和第四導輥穿過水槽。

本發(fā)明所采用的另一技術方案是，一種制備連續(xù)納米纖維紗的方法，所采用的一種靜電紡納米纖維紗裝置，包括供液紡絲裝置，退卷繞裝置，接收裝置，假捻裝置和成紗裝置；

供液紡絲裝置包括注射器，注射器設置有金屬針頭，金屬針頭與直流高壓發(fā)生器的正極連接，注射器通過微量注射泵驅動注射；

退卷繞裝置包括退繞輥和卷繞輥，水溶線的兩端分別纏繞于退繞輥和卷繞輥上，注射器位于水溶線正上方；

接收裝置和成紗裝置依次位于退繞輥和卷繞輥之間，接收裝置位于水溶線下方；假捻裝置位于接收裝置和成紗裝置之間，假捻裝置用于使水溶線旋轉；成紗裝置包括水槽，水溶線穿過水槽內部；

接收裝置由兩根平行于水溶線的金屬絲組成，兩根金屬絲形成平面平行于水平面，水溶線位于兩根金屬絲形成平面的中心線偏上方位置；

水槽內依次設置有四條平行導輥，第一導輥和第四導輥位于同一高度，第二導輥和第三導輥位于同一高度，第二導輥和第三導輥低于第一導輥和第四導輥所處位置，水溶線依次經(jīng)第一導輥、第二導輥、第三導輥和第四導輥穿過水槽；

具體按以下步驟實施：

將紡絲液注入供液紡絲裝置的注射器內，控制環(huán)境溫度和相對濕度，調節(jié)金屬絲與金屬針頭之間的距離，開啟微量注射泵和直流高壓發(fā)生器，調節(jié)紡絲液流速和外加電壓，金屬針頭與金屬絲之間形成電場，在電場力作用下金屬針頭尖端產(chǎn)生射流，待液滴和射流穩(wěn)定后，靜電紡射流以螺旋狀運動軌跡沉積到金屬絲與水溶線之間，形成規(guī)則排列的納米纖維；開啟假捻裝置，使水溶線繞自身軸心旋轉，納米纖維緊密的卷繞在水溶線表面，同時開啟退繞輥和卷繞輥，控制退繞速度與卷繞速度保持一致且恒定，使表面包覆有納米纖維的水溶線勻速水平移動；包覆有納米纖維的水溶線依次經(jīng)第一導輥、第二導輥、第三導輥和第四導輥穿過盛有20℃以上清水的水槽，水溶線在水槽內溶解，得到連續(xù)的納米纖維紗，納米纖維紗由卷繞輥卷繞收集。

本發(fā)明的特點還在于，

金屬絲與金屬針頭之間的距離為100mm～200mm。

流速為0.2mL/h～0.6mL/h。