一种静电纺纳米纤维纱装置及纳米纤维纱的制备方法制造方法及图纸

技术编号:15034006 阅读:144 留言:0更新日期:2017-04-05 09:44
本发明专利技术公开了一种静电纺纳米纤维纱装置,包括供液纺丝装置,退卷绕装置,接收装置,假捻装置和成纱装置;供液纺丝装置包括注射器;退卷绕装置包括退绕辊和卷绕辊,水溶线的两端分别缠绕于退绕辊和卷绕辊上,注射器位于水溶线正上方;接收装置和成纱装置依次位于退绕辊和卷绕辊之间,接收装置位于水溶线下方;接收装置和成纱装置之间设置有假捻装置;成纱装置包括水槽,水溶线穿过水槽内部。本发明专利技术还公开了利用上述装置制备连续纳米纤维纱的方法。本发明专利技术装置利用纳米纤维的自粘性和假捻原理,将纳米纤维较包覆于水溶线表面,然后将水溶线溶解,得到了结构较为紧密且强力较好的纳米纤维纱。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于静电纺丝
,涉及一种静电纺纳米纤维纱装置,本发明还涉及利用上述装置制备连续纳米纤维纱的方法。
技术介绍
利用静电纺丝技术制备的纳米纤维具有比表面积大、孔隙率高等特性,使其在过滤材料、组织工程、复合材料等领域应用潜力巨大,但是无规则排列的纳米纤维膜的再加工性和机械性能较差,限制了其在某些领域的应用和发展。因此,将纳米纤维加工成纳米纤维纱的形式,对于扩大纳米纤维的应用范围具有十分重要的意义。目前,静电纺纳米纤维的成纱方法主要有间隙集束机械加捻成纱、静电纺圆盘集束机械加捻成纱、相分离集束水流加捻成纱、静电纺气流集束机械加捻成纱、静电纺电场集束机械加捻成纱和静电纺共轭集束机械加捻成纱等。此外,还有纳米纤维包芯纱技术也有学者在研究,其研究方法大致可分为两大类:静电纺无规则纳米纤维包覆技术和静电纺取向纳米纤维包覆技术。但是上述方法普遍存在捻回传递不均、加捻捻度不易控制等问题,造成纳米纤维纱的机械性能达不到要求。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种静电纺纳米纤维纱装置,解决了现有纳米纤维纱制备中,由于捻回传递不均、加捻捻度不易控制等问题,造成纳米纤维纱的机械性能达不到要求的问题。本专利技术的另一目的是提供利用上述静电纺纳米纤维纱装置制备连续纳米纤维纱的方法。本专利技术所采用的技术方案是,一种静电纺纳米纤维纱装置,包括供液纺丝装置,退卷绕装置,接收装置,假捻装置和成纱装置;供液纺丝装置包括注射器,注射器设置有金属针头,金属针头与直流高压发生器的正极连接,注射器通过微量注射泵驱动注射;退卷绕装置包括退绕辊和卷绕辊,水溶线的两端分别缠绕于退绕辊和卷绕辊上,注射器位于水溶线正上方;接收装置和成纱装置依次位于退绕辊和卷绕辊之间,接收装置位于水溶线下方;接收装置和成纱装置之间设置有假捻装置,假捻装置用于使水溶线旋转;成纱装置包括水槽,水溶线穿过水槽内部。本专利技术的特点还在于,接收装置由两根平行于水溶线的金属丝组成,两根金属丝形成平面平行于水平面,水溶线位于两根金属丝形成平面的中心线偏上方位置。水槽内依次设置有四条平行导辊,导辊a和导辊d位于同一高度,导辊b和导辊c位于同一高度,导辊b和导辊c低于导辊a和导辊d所处位置,水溶线依次经导辊a、导辊b、导辊c和导辊d穿过水槽。本专利技术所采用的另一技术方案是,一种制备连续纳米纤维纱的方法,所采用的一种静电纺纳米纤维纱装置,包括供液纺丝装置,退卷绕装置,接收装置,假捻装置和成纱装置;供液纺丝装置包括注射器,注射器设置有金属针头,金属针头与直流高压发生器的正极连接,注射器通过微量注射泵驱动注射;退卷绕装置包括退绕辊和卷绕辊,水溶线的两端分别缠绕于退绕辊和卷绕辊上,注射器位于水溶线正上方;接收装置和成纱装置依次位于退绕辊和卷绕辊之间,接收装置位于水溶线下方;假捻装置位于接收装置和成纱装置之间,假捻装置用于使水溶线旋转;成纱装置包括水槽,水溶线穿过水槽内部;接收装置由两根平行于水溶线的金属丝组成,两根金属丝形成平面平行于水平面,水溶线位于两根金属丝形成平面的中心线偏上方位置;水槽内依次设置有四条平行导辊,导辊a和导辊d位于同一高度,导辊b和导辊c位于同一高度,导辊b和导辊c低于导辊a和导辊d所处位置,水溶线依次经导辊a、导辊b、导辊c和导辊d穿过水槽;具体按以下步骤实施:将纺丝液注入供液纺丝装置的注射器内,控制环境温度和相对湿度,调节金属丝与金属针头之间的距离,开启微量注射泵和直流高压发生器,调节纺丝液流速和外加电压,金属针头与金属丝之间形成电场,在电场力作用下金属针头尖端产生射流,待液滴和射流稳定后,静电纺射流以螺旋状运动轨迹沉积到金属丝与水溶线之间,形成规则排列的纳米纤维;开启假捻装置,使水溶线绕自身轴心旋转,纳米纤维紧密的卷绕在水溶线表面,同时开启退绕辊和卷绕辊,控制退绕速度与卷绕速度保持一致且恒定,使表面包覆有纳米纤维的水溶线匀速水平移动;包覆有纳米纤维的水溶线依次经导辊a、导辊b、导辊c和导辊d穿过盛有20℃以上清水的水槽,水溶线在水槽内溶解,得到连续的纳米纤维纱,纳米纤维纱由卷绕辊卷绕收集。本专利技术的特点还在于,金属丝与金属针头之间的距离为100mm~200mm。流速为0.2mL/h~0.6mL/h。外加电压为10kV~20kV。环境温度为10℃~35℃,相对湿度为40%~60%。金属针头的内径为0.5mm~2mm。本专利技术的有益效果是,本专利技术静电纺纳米纤维纱装置利用纳米纤维的自粘性和假捻的原理,将纳米纤维较为紧密得包覆于水溶线表面,然后将包覆有纳米纤维的水溶线溶解,得到纳米纤维纱。制备过程中,可以通过调节假捻装置的旋转速度以及卷绕速度,控制纳米纤维纱结构的紧密程度及细度。利用该装置制备的纳米纤维纱结构较为紧密且强力较好。附图说明图1是本专利技术一种静电纺纳米纤维纱装置的结构示意图。图中,1.微量注射泵,2.注射器,3.直流高压发生器,4.金属针头,5.退绕辊,6.卷绕辊,7.水溶线,8.纳米纤维,9.假捻装置,10.金属丝,11.导辊a,12.导辊b,13.导辊c,14.导辊d,15.水槽。具体实施方式下面结合附图和具体实施方式对本专利技术进行详细说明。本专利技术一种静电纺纳米纤维纱装置其结构如图1所示,包括供液纺丝装置,退卷绕装置,接收装置,假捻装置和成纱装置;供液纺丝装置包括注射器2,注射器2设置有金属针头4,金属针头4与直流高压发生器3的正极连接,注射器2通过微量注射泵1驱动注射;退卷绕装置包括退绕辊5和卷绕辊6,水溶线7的两端分别缠绕于退绕辊5和卷绕辊6上,注射器2位于水溶线7正上方;接收装置和成纱装置依次位于退绕辊5和卷绕辊6之间,接收装置位于水溶线7下方;假捻装置9位于接收装置和成纱装置之间,假捻装置9用于使水溶线7旋转;成纱装置包括水槽15,水溶线7穿过水槽15内部。其中接收装置由两根平行于水溶线7的金属丝10组成,两根金属丝10形成平面平行于水平面,水溶线7位于两根金属丝10形成平面的中心线偏上方位置,即水溶线7平行于两根金属丝10形成平面的中心线,水溶线7位于两根金属丝10形成平面上方,且水溶线7与中心线形成平面垂直于两根金属丝10形成平面。水槽15内依次设置有四条平行导辊,导辊a11和导辊d14位于同一高度,导辊b12和导辊c13位于同一高度,导辊b12和导辊c13低于导辊a11...
一种<a href="http://www.xjishu.com/zhuanli/CN105648547.html" title="一种静电纺纳米纤维纱装置及纳米纤维纱的制备方法原文来自X技术">静电纺纳米纤维纱装置及纳米纤维纱的制备方法</a>

【技术保护点】
一种静电纺纳米纤维纱装置,其特征在于,包括供液纺丝装置,退卷绕装置,接收装置,假捻装置和成纱装置;所述供液纺丝装置包括注射器(2),注射器(2)设置有金属针头(4),金属针头(4)与直流高压发生器(3)的正极连接,注射器(2)通过微量注射泵(1)驱动注射;所述退卷绕装置包括退绕辊(5)和卷绕辊(6),水溶线(7)的两端分别缠绕于退绕辊(5)和卷绕辊(6)上,注射器(2)位于水溶线(7)正上方;所述接收装置和成纱装置依次位于退绕辊(5)和卷绕辊(6)之间,接收装置位于水溶线(7)下方;假捻装置(9)位于接收装置和成纱装置之间,假捻装置(9)用于使水溶线(7)旋转;成纱装置包括水槽(15),水溶线(7)穿过水槽(15)内部。

【技术特征摘要】
1.一种静电纺纳米纤维纱装置,其特征在于,包括供液纺丝装置,退卷
绕装置,接收装置,假捻装置和成纱装置;
所述供液纺丝装置包括注射器(2),注射器(2)设置有金属针头(4),
金属针头(4)与直流高压发生器(3)的正极连接,注射器(2)通过微量
注射泵(1)驱动注射;
所述退卷绕装置包括退绕辊(5)和卷绕辊(6),水溶线(7)的两端分
别缠绕于退绕辊(5)和卷绕辊(6)上,注射器(2)位于水溶线(7)正上
方;
所述接收装置和成纱装置依次位于退绕辊(5)和卷绕辊(6)之间,接
收装置位于水溶线(7)下方;假捻装置(9)位于接收装置和成纱装置之间,
假捻装置(9)用于使水溶线(7)旋转;成纱装置包括水槽(15),水溶线
(7)穿过水槽(15)内部。
2.根据权利要求1所述的一种静电纺纳米纤维纱装置,其特征在于,所
述接收装置由两根平行于水溶线(7)的金属丝(10)组成,两根金属丝(10)
形成平面平行于水平面,水溶线(7)位于两根金属丝(10)形成平面的中
心线偏上方位置。
3.根据权利要求1所述的一种静电纺纳米纤维纱装置,其特征在于,所
述水槽(15)内依次设置有四条平行导辊,导辊a(11)和导辊d(14)位
于同一高度,导辊b(12)和导辊c(13)位于同一高度,导辊b(12)和导
辊c(13)低于导辊a(11)和导辊d(14)所处位置,水溶线(7)依次经
导辊a(11)、导辊b(12)、导辊c(13)和导辊d(14)穿过水槽(15)。
4.一种制备连续纳米纤维纱的方法,其特征在于,所采用的一种静电纺

\t纳米纤维纱装置,包括供液纺丝装置,退卷绕装置,接收装置,假捻装置和
成纱装置;
所述供液纺丝装置包括注射器(2),注射器(2)设置有金属针头(4),
金属针头(4)与直流高压发生器(3)的正极连接,注射器(2)通过微量
注射泵(1)驱动注射;
所述退卷绕装置包括退绕辊(5)和卷绕辊(6),水溶线(7)的两端分
别缠绕于退绕辊(5)和卷绕辊(6)上,注射器(2)位于水溶线(7)正上
方;
所述接收装置和成纱装置依次位于退绕辊(5)和卷绕辊(6)之间,接
收装置位于水溶线(7)下方;假捻装置(9)位于接收装置和成纱装置之间,
假捻装置(9)用于使水溶线(7)旋转;成纱装置包括水槽(15),水溶线
(...

【专利技术属性】
技术研发人员:刘呈坤贺海军李博昱于群孙润军
申请(专利权)人:西安工程大学
类型:发明
国别省市:陕西;61

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