[發(fā)明專利]一種連續(xù)高效增強(qiáng)納米纖維成紗的裝置及紡紗方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201810487251.5
• 申請(qǐng)日: 2018-05-21
• 公開（公告）號(hào): CN108796682A
• 公開（公告）日: 2018-11-13
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 楊斌;侯騰;李祥龍;陸一神
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 浙江理工大學(xué)
• 主分類號(hào): D01H1/00
• 分類號(hào): D01H1/00;D01D5/00;D01D5/18
• 代理公司: 杭州中成專利事務(wù)所有限公司 33212
• 代理人: 周世駿

本發(fā)明涉及紡織加工技術(shù)領(lǐng)域，旨在提供一種連續(xù)高效增強(qiáng)納米纖維成紗的裝置及紡紗方法。包括：垂直安裝的電機(jī)，其底部的轉(zhuǎn)軸通過聯(lián)軸器連接噴絲器；沿噴絲器的周向均勻布置多個(gè)噴絲孔；從固定紗筒上引出收集紗后，依次經(jīng)過加捻器和解捻器后經(jīng)卷繞羅拉卷繞成筒；導(dǎo)電板平行設(shè)于加捻器和解捻器之間的收集紗下方，并與電機(jī)轉(zhuǎn)軸保持垂直；導(dǎo)電板通過電纜接至靜電發(fā)生器的負(fù)極；金屬材質(zhì)的噴絲器通過電纜接至靜電發(fā)生器的正極，使噴絲器和噴絲孔具有導(dǎo)電性；所述收集紗經(jīng)過粗糙改性與賦加電荷處理。本發(fā)明中納米纖維采用靜電離心紡絲方法獲得，制備效率高；紡絲原料可溶可熔，同時(shí)對(duì)紡絲液導(dǎo)電性要求不高，具有更多的選擇性，納米纖維紗線產(chǎn)量高。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于紡織加工技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種利用靜電離心紡連續(xù)高效增強(qiáng)納米纖維成紗的裝置及紡紗方法。

背景技術(shù)

由于納米纖維的尺寸效應(yīng)賦予其特殊的性能，使之能夠應(yīng)用在生物醫(yī)療、能源材料、過濾材料和傳感器等領(lǐng)域，受到了廣泛關(guān)注。如果能夠?qū)⒓{米纖維進(jìn)一步加工成能夠滿足現(xiàn)代紡織加工的紗線，從而加工出各類功能性織物和面料，必然會(huì)突破傳統(tǒng)紡織品性能并大大提高產(chǎn)品附加值。

目前，納米纖維的主要制備方法包括化學(xué)法、相分離法、自組裝法和紡絲加工法。紡絲加工法被認(rèn)為是最具前景的加工方法，一般包括靜電紡絲法、雙組份復(fù)合紡絲法、熔噴法、離心紡絲法和靜電離心紡絲法。到目前為止，絕大多數(shù)紡絲加工方法制備的納米纖維以非織造膜材料即無紡布形式收集，從力學(xué)性能上來講，納米纖維絕對(duì)強(qiáng)力差，無法滿足較高機(jī)械強(qiáng)度下的應(yīng)用場(chǎng)合，限制了納米纖維產(chǎn)品形式以及應(yīng)用范圍。從傳統(tǒng)紡織加工角度出發(fā)，纖維經(jīng)過加捻和纖維集束可以大大提高產(chǎn)品力學(xué)性能。因此，納米纖維紗線是納米纖維應(yīng)用領(lǐng)域中最重要的研究發(fā)展方向。目前，納米纖維紗線的研究仍處于起步階段，納米纖維紗線的生產(chǎn)效率有待提高、連續(xù)生產(chǎn)的穩(wěn)定性存在問題，紗線品質(zhì)較差，無法與成熟的傳統(tǒng)紡織品有等同應(yīng)用。因此，如何保證納米纖維成紗過程的連續(xù)穩(wěn)定與生產(chǎn)效率，并同時(shí)調(diào)控紗線結(jié)構(gòu)是納米纖維能夠廣泛應(yīng)用的最終方向。

目前，已有一些納米纖維成紗的報(bào)道，這些方法中多數(shù)以靜電紡為基礎(chǔ)。中國(guó)專利CN103088478A公開了“一種取向靜電紡納米纖維紗線連續(xù)制備裝置及方法”，實(shí)現(xiàn)了纖維取向和連續(xù)制備。美國(guó)專利US6106913A中公開了一種利用氣流沉積法將納米纖維引導(dǎo)到長(zhǎng)絲上，經(jīng)過卷繞形成納米纖維包芯紗。Dalton[Dalton PD，Polymer，2005，46，611-614]中公開了一種在靜電紡絲過程中增加雙圓碟裝置收集到了取向的納米纖維紗線，但是紗線長(zhǎng)度太短。中國(guó)專利CN106868675A中公開了“一種納米纖維包芯紗的連續(xù)制備裝置”得到了形貌較好的納米纖維包芯紗。中國(guó)專利CN101418472A中公開了一種“蜘蛛絲蛋白/聚乳酸復(fù)合納米纖維紗及其制備方法”，利用靜態(tài)水凝固浴收集取向納米纖維紗，但是紗線加捻不易控制。這些技術(shù)方案均達(dá)到了一定的效果，但是由于其本質(zhì)上均采用了靜電紡絲制備納米纖維，無法避免靜電紡過程中出現(xiàn)的射流劈裂和鞭動(dòng)不穩(wěn)定現(xiàn)象，這會(huì)導(dǎo)致成紗過程出現(xiàn)波動(dòng)從而影響紗線品質(zhì)，同時(shí)也存在產(chǎn)率較低的客觀因素，難以適應(yīng)工業(yè)化生產(chǎn)。中國(guó)專利CN105887223A中公開了“一種一步成型制備納米纖維紗線的高速離心紡裝置及納米纖維紗線制備方法”，利用該方法制備納米纖維紗線的產(chǎn)量很高，然而纖維較粗，并且由于其采用極高的轉(zhuǎn)速，噴絲器周圍氣流場(chǎng)波動(dòng)劇烈，纖維形貌較差，同時(shí)也影響紗線品質(zhì)，成紗過程不穩(wěn)定。

靜電離心紡結(jié)合了離心紡和靜電紡的優(yōu)勢(shì)，既可以采用溶劑法制備紡絲液也可以熔融紡，同時(shí)對(duì)紡絲液的導(dǎo)電性能要求沒有靜電紡中高。由于離心力和靜電場(chǎng)力的雙重拉伸作用，纖維內(nèi)取向度高，紗線中纖維亦有高度取向排列，且產(chǎn)量很高，纖維品質(zhì)亦優(yōu)于離心紡，這種優(yōu)勢(shì)在有噴嘴靜電離心紡中的體現(xiàn)尤其明顯。中國(guó)專利CN103409861A公開了“一種離心靜電紡納米捻線高速制備裝置及工藝”，制備出了取向可控產(chǎn)量較高的納米捻線，其實(shí)施例中指出電壓采用60kV，即其本質(zhì)仍是靜電紡，其離心旋轉(zhuǎn)傘主要起到供料作用，并且無噴嘴的熔融離心過程，射流并絲粘連情況嚴(yán)重，拉伸不充足，纖維形貌較差直徑較粗，采用極高的電壓存在很大的安全隱患。