[發明專利]一種取向可控的靜電紡納米纖維包芯紗的制備裝置及方法

有效

• 申請號: 201811241713.1
• 申請日: 2018-10-24
• 公開（公告）號: CN109137199B
• 公開（公告）日: 2022-05-27
• 發明（設計）人: 王璐;謝曉靜;林婧;王富軍;勞繼紅
• 申請（專利權）人: 東華大學
• 主分類號: D02G3/44
• 分類號: D02G3/44;D02G3/36;D01D5/00
• 代理公司: 上海申匯專利代理有限公司 31001
• 代理人: 翁若瑩;柏子雵

1.一種取向可控的靜電紡納米纖維包芯紗的制備裝置，包括退繞裝置及卷繞裝置，芯紗出退繞裝置后被由上至下地送至卷繞裝置，其特征在于，退繞裝置與卷繞裝置之間的區域沿芯紗的運動方向被分為N個紡紗區，N≥1，在每個紡紗區內設有至少一組接收裝置及靜電紡絲裝置，每組靜電紡絲裝置用于產生納米纖維，與靜電紡絲裝置同組的接收裝置用于接收納米纖維并將納米纖維包覆于芯紗表面，芯紗經過至少N組接收裝置后成為納米纖維包芯紗并由卷繞裝置收集，芯紗經過N組接收裝置后形成N層包覆的納米纖維包芯紗，皮層納米纖維的取向及包覆結構通過調節N組接收裝置的旋轉速度和旋轉方向進行調控，其中：

接收裝置包括金屬喇叭接收器及S形金屬支架，芯紗由金屬喇叭接收器的軸心進入與當前接收裝置相對應的紡絲區，與當前接收裝置相對應的靜電紡絲裝置產生的納米纖維在高壓電場的作用下被牽伸并橋接在S形金屬支架和芯紗間，由金屬喇叭接收器帶動S形金屬支架旋轉，從而將納米纖維包覆于芯紗表面。

2.如權利要求1所述的一種取向可控的靜電紡納米纖維包芯紗的制備裝置，其特征在于，在最后一組所述接收裝置與所述卷繞裝置之間設有假捻裝置，通過假捻裝置使得最后一組所述接收裝置輸出的所述納米纖維包芯紗繞自身軸心進行旋轉，利用機械作用對納米纖維與芯紗的結合進行加固。

3.如權利要求1所述的一種取向可控的靜電紡納米纖維包芯紗的制備裝置，其特征在于，相鄰兩組所述接收裝置的間距為20-30cm。

4.如權利要求1所述的一種取向可控的靜電紡納米纖維包芯紗的制備裝置，其特征在于，所述S形金屬支架的旋轉速度為100-5000r/min。

5.如權利要求1所述的一種取向可控的靜電紡納米纖維包芯紗的制備裝置，其特征在于，所述金屬喇叭接收器為錐形且軸心中空，金屬喇叭接收器的內徑為5-10mm、外徑為50-400mm、喇叭斜角為5°-85°。

6.如權利要求1所述的一種取向可控的靜電紡納米纖維包芯紗的制備裝置，其特征在于，所述S形金屬支架的橫截面為直徑為1mm的圓形，長度為3-6cm。

7.如權利要求1所述的一種取向可控的靜電紡納米纖維包芯紗的制備裝置，其特征在于，所述S形金屬支架和所述金屬喇叭接收器的連接端與水平線夾角為45°，所述S形金屬支架中段與芯紗夾角為30°-60°。

8.如權利要求1所述的一種取向可控的靜電紡納米纖維包芯紗的制備裝置，其特征在于，制作所述S形金屬支架的材料為鋼絲。

9.一種取向可控的靜電紡納米纖維包芯紗的制備方法，其特征在于，采用如權利要求2所述的制備裝置，包括以下步驟：

第一步：靜電紡絲

配制紡絲液，將高分子可吸收材料均勻溶于六氟異丙醇或N,N-二甲基甲酰胺中制成紡絲液，然后將紡絲液選擇性地注入各組靜電紡絲裝置進行紡絲；

第二步：制備納米纖維包芯紗

芯紗以恒定退繞速度由退繞裝置輸出后，勻速穿過各組接收裝置的金屬喇叭接收器的軸心進入相應的紡絲區，同時，相應紡絲區產生的納米纖維從靜電紡絲裝置中噴出，在高壓電場的作用下被牽伸并橋接在接收裝置的S形金屬支架和芯紗間，金屬喇叭接收器帶動S形金屬支架旋轉，從而將納米纖維呈S捻/Z捻均勻包覆于芯紗表面；

芯紗經過N組接收裝置后形成N層包覆的納米纖維包芯紗，皮層納米纖維的取向及包覆結構通過調節N組接收裝置的旋轉速度和旋轉方向進行調控；

第三步：卷繞加捻

由步驟二得到的N層包覆的納米纖維包芯紗由假捻裝置加固，在接收裝置的帶動下旋轉加捻并纏繞于紗筒上，從而得到取向可控的納米纖維包芯紗，實現了納米纖維包芯紗的連續制備，其中，卷繞速度與退繞速度保持恒定且一致。