一种双电极静电纺丝装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术提供了一种双电极静电纺丝装置，所述装置包括负极喷头(1)、正极喷头(2)，收集器(3)、集束拉伸罗拉(5)和卷绕装置(6)，其中，所述负极喷头(1)和所述正极喷头(2)对向设置；所述收集器位于两个喷头的中间，所述收集器(3)接地，所述收集器的轴线与两个喷头的连线垂直，所述收集器的锥顶依次指向所述集束拉伸罗拉(5)和所述卷绕装置(6)。本实用新型专利技术还提供了一种使用所述的双电极静电纺丝装置进行纺丝的方法。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及纺丝领域，具体而言，涉及一种双电极静电纺丝装置及其使用方法。
技术介绍
静电纺丝是一种特殊的纤维制造工艺，聚合物溶液或熔体在强电场中进行喷射纺丝。在电场作用下，针头处的液滴会由球形变为圆锥形(即“泰勒锥”)，并从圆锥尖端延展得到纤维细丝。这种方式可以生产出纳米级直径的聚合物细丝。静电纺丝以其制造装置简单、纺丝成本低廉、可纺物质种类繁多、工艺可控等优点，成为有效制备纳米纤维材料的主要途径之一。静电纺丝技术已经制备了种类丰富的纳米纤维，包括有机、有机/无机复合和无机纳米纤维。随着纳米技术的发展，静电纺丝作为一种简便有效的可生产纳米纤维的新型加工技术，将在生物医用材料、过滤及防护、催化、能源、光电、食品工程、化妆品等领域发挥巨大作用。静电纺丝技术在构筑一维纳米结构材料领域已发挥了非常重要的作用，应用静电纺丝技术已经成功的制备出了结构多样的纳米纤维材料。通过不同的制备方法，如改变喷头结构、控制实验条件等，可以获得实心、空心、核-壳结构的超细纤维或是蜘蛛网状结构的二
维纤维膜；通过设计不同的收集装置，可以获得单根纤维、纤维束、高度取向纤维或无规取向纤维膜等。静电纺丝目前的产品形式基本都是的纤维毡，这种片状材料可以直接应用，但产品的二次加工性及力学性能较差。通过正负双电极静电纺丝制备纳米纤维束构成的连续纱线，则可以解决以下问题：1、纺成纳米纤维纱量少；2、纤维之间定向排列性差，呈无规排列状态；3、已形成的纤维集合体片状结构，不能形成纱线；4、不能连续纺丝、加捻纺纱；5、二次加工性及力学性能差，不稳定。有鉴于此，特提出本专利技术。专利技术内容本专利技术的第一目的在于提供一种双电极静电纺丝装置，所述装置具有可定量的连续纺丝、加捻成纱；连续机械加捻；纱线纤维之间定向排列；纺成的纱线力学性能稳定，可进行二次加工等优点。本专利技术的第二目的在于提供一种使用所述装置进行静电纺丝的方法，该方法与本专利技术的装置紧密结合，利于合理使用本专利技术的装置进行静电纺丝。为了实现本专利技术的上述目的，特采用以下技术方案：本专利技术的一个方面涉及一种双电极静电纺丝装置，其特征在于，所述装置包括负极喷头1、正极喷头2，收集器3、集束拉伸罗拉(5)和卷绕装置6，其中，所述负极喷头1和所述正极喷头2对向设置；所述收集器位于两个喷头的中间，所述收集器3接地，所述收集器的轴线与两个喷头的连线垂直，所述收集器的锥顶依次指向所述集束拉伸罗拉5和所述卷绕装置6。本专利技术的从高压直流电源引出正、负双极，分别连接在喷丝头上，再调节好两喷丝头之间的距离和喷丝头与弧面柱体收集器的距离及弧面柱体收集器与卷绕装置的距离。纺丝时，先开注射泵，调好流量、弧面柱体收集器的转速和卷绕装置卷绕速度，打开直流电源，将电压调节到合适的位置。高聚物溶液在电场力和推力的作用下从喷丝头的尖端飞出，经过一定的距离后沉积在弧面柱体收集器的表面，将得到的纤维束牵引出来，卷绕到卷绕辊上，实现连续卷绕。优选地，还包括：连杆4和用于支撑连杆4的托架7，其中，所述连杆4与收集器3的锥底直接连接并可以轴向旋转并带动所述弧面柱体收集器3一起旋转，所述托架接地。优选地，所述负极喷头1、正极喷头2分别与直流电源的负极和正极相连接，所述负极喷头和正极喷头各连接一个储液盒，且所述负极喷头1、正极喷头2之间的距离是200-500mm，优选300-400mm。优选地，所述集束拉伸罗拉5和卷绕装置6平行设置且可以轴向转动，且二者间距为200-1000mm，优选的，所述集束拉伸罗拉5和卷绕装置6均与所述收集器的轴线垂直。优选地，所述集束拉伸罗拉5和所述弧面柱体收集器3的距离是200-800mm。本专利技术的另一个方面涉及使用所述双电极静电纺丝装置进行纺丝的方法，其特征在于，所述方法的具体步骤如下：接通电源，正极喷头和负极喷头的分别将两股纺丝溶液喷向收集器的表面，两股异性电荷的纺丝溶液在收集器的表面相互吸引进
而汇合并在收集器的锥顶形成纤维束，所述纤维束经集束、拉伸和卷绕，实现连续纺丝。优选地，纺丝过程中设置正极喷头2的电压为5-20KV，负极喷头1的电压为4-18KV，纺丝液总流量为1.2-16.0ml/h，弧面柱体收集器3的转速为0～200r/min，卷绕速度为0～30r/min。优选地，所述纺丝液是聚乳酸纳米纱纺丝液，其中聚乳酸的质量分数为4-12％，桑蚕丝素的质量分数为6-26％。优选地，所述聚乳酸纳米纱纺丝液按照以下步骤制备：在室温条件下，取聚乳酸作为溶质，以三氯甲烷与N,N-二甲基甲酰胺的混合溶液作为溶剂，充分搅拌溶解后，制得PLA纺丝溶液，更优选地，三氯甲烷与N,N-二甲基甲酰胺的体积比为8-10:1。优选地，所述聚乳酸纳米纱纺丝液按照以下步骤制备：1)在室温条件下，取聚乳酸作为溶质，以体积比为9:1的三氯甲烷与N,N-二甲基甲酰胺的混合溶液作为溶剂，充分搅拌溶解后，制得PLA纺丝溶液；2)将桑蚕蚕茧1:30的浴比置于0.5％碳酸钠溶液中，煮沸脱胶3次，用去离子水不断冲洗，再在室温下干燥；3)干燥完成后，将脱胶后的柞蚕丝置于50％硫氰酸锂溶液中搅拌溶解2h，然后用透析袋透析3天，制得桑蚕丝素；4)最后将制得的桑蚕丝素冷冻干燥，以纯桑蚕丝素作为溶质，六氟异丙醇作为溶剂，充分搅拌溶解后，制得桑蚕丝素纺丝溶液，后将桑蚕丝纺丝溶液加入所述步骤1)中制备的PLA纺丝溶液中制得PLA-丝素纺丝溶液。与现有技术相比，本专利技术的有益效果为：(1)可定量的连续纺丝、加捻成纱；(2)连续机械加捻；(3)纱线纤维之间定向排列；(4)纺成的纱线力学性能稳定，可进行二次加工。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，以下将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。图1为本专利技术的双电极静电纺丝装置的结构示意图。具体实施方式下面将结合实施例对本专利技术的实施方案进行详细描述，但是本领域技术人员将会理解，下列实施例仅用于说明本专利技术，而不应视为限制本专利技术的范围。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。实施例1一般的棉纱，如8-10tex优等纱，按国标GB/T398，其单纱断裂强度为≥1.56cN/dtex，纯绦纶纱线如8.1-11tex纱线，按纺织行业标准FZ/T 12028,其单纱断裂强度为≥1.95cN/dtex。本专利技术纺制成纱线，其单纱断裂强度为5.61cN/dtex-21.695cN/dtex。按照以下步骤配制备聚乳酸纱线：1)配制聚乳酸纳米纱纺丝液在室温条件下，取聚乳酸(PLA)作为溶质，以体积比为8:1的三氯甲烷与N,N-二甲基甲酰胺的混合溶液作为溶剂，充分搅拌溶解后，制得PLA纺丝溶液。其中，PLA的质量百分数是4％。2)使用本专利技术的双电极静电纺丝装置进行纺织：调整装置的正极针头电压至5KV，负极针头电压至4KV，纺丝液总流量至1.2ml/h，弧面柱体收集器转速为0r/min，卷绕速度为30r/min，得到纱线1。实施例21)配制聚乳酸纳米纱纺丝液在室温条件下，取聚乳酸(PLA)作为溶质，以体积比为9:1的三氯甲烷与N,N-二甲基甲酰胺的混合溶液作为溶剂，充分搅拌溶解后，制得P本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种双电极静电纺丝装置，其特征在于，所述装置包括负极喷头(1)、正极喷头(2)，收集器(3)、集束拉伸罗拉(5)和卷绕装置(6)，其中，所述负极喷头(1)和所述正极喷头(2)对向设置；所述收集器位于两个喷头的中间，所述收集器(3)接地，所述收集器的轴线与两个喷头的连线垂直，所述收集器的锥顶依次指向所述集束拉伸罗拉(5)和所述卷绕装置(6)，所述集束拉伸罗拉(5)和卷绕装置(6)平行设置且可以轴向转动。

【技术特征摘要】
1.一种双电极静电纺丝装置，其特征在于，所述装置包括负极喷头(1)、正极喷头(2)，收集器(3)、集束拉伸罗拉(5)和卷绕装置(6)，其中，所述负极喷头(1)和所述正极喷头(2)对向设置；所述收集器位于两个喷头的中间，所述收集器(3)接地，所述收集器的轴线与两个喷头的连线垂直，所述收集器的锥顶依次指向所述集束拉伸罗拉(5)和所述卷绕装置(6)，所述集束拉伸罗拉(5)和卷绕装置(6)平行设置且可以轴向转动。2.根据权利要求1所述的双电极静电纺丝装置，其特征在于，所述双电极静电纺丝装置还包括连杆(4)和用于支撑连杆(4)的托架(7)，所述连杆(4)与收集器(3)的锥底直接连接并可以轴向旋转并带动所述收集器(3)一起旋转，所述托架接地。3.根据权利要求1所述的双电极静电...

【专利技术属性】
技术研发人员：曹建达，吴雯，马辉，张焕侠，方瑞峰，莫莉花，
申请(专利权)人：嘉兴学院，
类型：新型
国别省市：浙江;33