[发明专利]纳米纤维与长丝复合纱线的纺纱装置及纺纱方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种复合纱纺制方法，尤其是一种纳米纤维与长丝复合纱线的纺纱装置及纺纱方法，属于复合纱线生产技术领域。

背景技术

静电纺丝技术是制备纳米级纤维及纤维膜的有效方法，然而纳米纤维及纳米纤维膜的极低强力是其进一步应用到工业相关领域的重要阻碍。长丝尤其是锦纶类长丝的强力是工业应用中受欢迎的特征之一。若能将静电纺纳米纤维的纳米效应和长丝的强力有效结合从而生产出一种新型的纳米/长丝复合纱，将开拓纳米纤维的工业应用新领域。

静电纺丝技术是通过在聚合物溶液喷出器和接收板之间施加电场从而制造纳米级纤维的纺丝技术。该方法首先将聚合物溶液或熔融体带上几千至上万伏静电，使得聚合物克服表面张力形成喷射细流，细流在喷射过程中溶剂蒸发、聚合物固化，吸附在接收装置上，形成类似非织造布状的纤维毡。

静电纺丝纳米纤维具有超高比表面积、高孔隙率和强吸附性能等特点，可广泛应用于过滤、光催化、传感器和生物应用等领域。

长丝是连续长度很长的化学纤维中的丝条，其长度达几千米或几万米，可分单丝和复丝两种。化学纤维长丝普遍应用于各种衣着、装饰用和其他产业部门，其中Kevlar纤维（凯夫拉尔纤维）、碳纤维、玻璃纤维等特种长丝已是工业应用中的奇葩。

纳米纤维由于具有良好的粘附性能和表面吸附性，容易粘附在长丝上，但也容易剥落。将两根同时吸附了纳米纤维的长丝再进一步同时捻和、并股，将实现长丝与纳米纤维的有效抱和与捻附。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术中存在的不足，提供一种纳米纤维与长丝复合纱线的纺纱装置及纺纱方法，该装置和方法可以制备得到具有纳米效应和长丝增强效应的复合材料。

按照本发明提供的技术方案，所述纳米纤维与长丝复合纱线的纺纱装置，其特征是：包括左侧纺丝液注射器和右侧纺丝液注射器，左侧纺丝液注射器和右侧纺丝液注射器的注射喷口分别对准左侧接收盘和右侧接收盘，左侧纺丝液注射器和左侧接收盘分别接左侧高压电源的正极和负极，右侧纺丝液注射器和右侧接收盘分别接右侧高压电源的正极和负极；在所述左侧接收盘和右侧接收盘的外侧分别设置左侧长丝导入装置和右侧长丝导入装置；在所述左侧接收盘和右侧接收盘的下方设置卷绕装置。

所述左侧接收盘和右侧接收盘分别为中心开孔的圆盘。

所述左侧长丝导入装置包括左侧导纱管、左侧导纱钩和左侧张力片，左侧导纱管的一端设置在左侧接收盘的中心孔中，左侧导纱管的另一端依次设置左侧导纱钩和左侧张力片；所述右侧长丝导入装置包括右侧导纱管、右侧导纱钩和右侧张力片，右侧导纱管的一端设置在右侧接收盘的中心孔中，右侧导纱管的另一端依次设置右侧导纱钩和右侧张力片。

所述卷绕装置包括依次设置在左侧接收盘和右侧接收盘下方的导纱器、槽筒和纱管。

所述左侧接收盘和右侧接收盘的直径为5~15cm。

所述左侧接收盘和右侧接收盘朝向左侧纺丝液注射器和右侧纺丝液注射器一面的表面为锥状、凸面或平面。

本发明所述纳米纤维与长丝复合纱线的纺纱装置，其特征是，包括以下工艺步骤：

（1）静电纺丝：将纺丝聚合物溶解于纺丝溶剂中制得纺丝溶液，将纺丝溶液分别加入到两个纺丝液注射器中，纺丝液注射器喷口接高压电源的正极，纳米纤维接收盘接负极，将纺丝溶液喷射到两个纳米纤维接收盘上，得到纳米纤维；所述纺丝聚合物为聚乙二醇、聚乙烯醇、聚丙烯腈、聚乳酸、醋酸纤维、竹纤维、蚕丝丝素蛋白或聚氨酯弹性体；所述纺丝溶剂为水、二氯甲烷、二甲基甲酰胺、二甲基乙酰胺、间甲酚、硫酸、二甲基甲酰胺、甲酸、乙酸、丙酸、异丙醇、丙酮、六氟异丙醇中的一种或多种；

（2）在纺丝液喷射到纳米纤维接收盘的同时，分别向两个纳米纤维接收盘上引入长丝，长丝引入时的张力为0.4~0.6cN/tex，使纳米纤维接收盘上的纳米纤维分别粘附在两根长丝上；

（3）再将粘附了纳米纤维的两根长丝在卷绕装置上进行加捻并合，得到所述的纳米纤维与长丝复合纱线。

所述步骤（1）中，纺丝聚合物溶解于纺丝溶剂后在18~30℃的温度下搅拌12~24小时，以得到质量量百分浓度为8~20%的纺丝溶液；所述高压电源的电压为5~30kV，纺丝溶液的喷射速度为0.1~5毫升/小时，环境温度为18~30℃，环境相对湿度为40~65%RH；所述纳米纤维接收盘在静电纺丝过程中保持旋转，旋转速度为2~100转/分钟；所述纳米纤维接收盘与纺丝液喷射器喷喷口之间的距离为5~30厘米，两个纺织液喷射器之间的距离为5~30厘米。