[发明专利]一种静电纺丝设备及其制备超支化中空结构羽绒的方法

说明书

本发明属于仿生结构纺织品制备领域，涉及一种静电纺丝设备及其制备超支化中空结构羽绒的方法。包括外壳、垂直接收板、上接收板、下接收板、切断刀、同轴针头、与同轴针头内轴相连通的芯层注射器和与同轴针头外轴相连通的皮层注射器，以及给芯层注射器和皮层注射器提供外力的微量注射泵，将高分子溶于挥发性溶剂中形成均相溶液，置于连通静电纺丝针头皮层结构的注射装置中，静电纺丝的接收板在针头不同位置（接收板与针头垂直放置一个、平行放置两个）、距离放置，同时垂直接收板的电压呈周期性变化，通过在针头位置同周期的截断纤维，制备了不同绒枝直径和长度的中空结构羽绒。制得的羽绒具有形态稳定、绒枝发达、蓬松性好、保温性优的特点。

技术领域

本发明属于仿生结构纺织品制备领域，涉及一种静电纺丝设备及其制备超支化中空结构羽绒的方法。

背景技术

天然羽绒主要是由鸭、鹅等禽类胸部的柔软羽毛构成。按颜色可分为灰鹅绒、白鹅绒、灰鸭绒、白鸭绒等。羽绒具有支化结构（星朵状结构），即从绒核中衍生出来多根绒枝，沿着绒枝分叉出许多更小更细的二级绒枝、甚至三级绒枝，绒枝表面有沟槽或节点[高晶，于伟东，潘宁，纺织学报，2007，28（1），1-4]。绒枝很细且极易弯曲。由于羽绒结构上的特征，使得当它承受压力时，这些绒枝难以相挤入，最后以细微的抵抗力被压缩，但在压力解除后很快恢复，羽绒具有优异的蓬松性。

另一方面，在每一朵绒朵中，都包含着几十根结构相同的绒枝，每根绒枝之间存在着一定斥力，使每根绒枝之间的间距保持最大，理论上能存在更多空气。每一根绒枝中，都长有许多二阶绒枝，当众多羽绒混在一起时，二阶绒枝相互交缠、重叠，形成阻止空气自由流动的多重屏障，加大空气的对流难度。同时羽绒的每一条绒枝均是中空的，里面充满空气，而空气是最好的保温材料。故而在天然材料中拥有最佳的保温效果。

虽然羽绒具有明显的优点，但作为禽类产业的副产品，由于受生长周期及食用价值的影响，理想绒朵性能并不能得到保证，同时羽绒中的菌类含量、扬尘及禽流感等问题也困扰着羽绒相关产业的发展。

人造羽绒成为羽绒产业发展的方向，但现行的人造羽绒多采用高山牦牛绒、超细羊毛等天然纤维和PVA等化学纤维或织物，通过植绒等方法加工获得[周彬，王慧玲，刘华，樊理山，瞿才新，张圣忠，一种人造羽绒生产设备，ZL 201510988301.4]，无论是手感、回弹性、保暖性，还是舒适度，都逊于天然羽绒。

另一方面静电纺丝作为一种新型的非织造制备织物的方法，能够获得不同尺度直径、结构的纤维。其中分支状结构纤维是在射流的裂分时形成的，由于裂分造成电荷分布不均，导致细流进一步分裂成更细的多股，逐级分裂形成多级支化结构[李山山，何素文，胡祖明，于俊荣，陈蕾，诸静，合成纤维工业，2009，32（4），44-46]，即形成超支化结构。需要设计控制超支化结构的长度，从而指导制备人造羽绒。

发明内容

本发明为解决现有羽绒生产周期长、产量不稳定、后处理复杂的难题，同时解决现有人造羽绒结构相似度差、性能低下的技术问题，提供了一种静电纺丝设备及其制备超支化中空结构羽绒的方法。

为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案：

一种静电纺丝设备，包括外壳、垂直接收板、上接收板、下接收板、切断刀、同轴针头、与同轴针头内轴相连通的芯层注射器和与同轴针头外轴相连通的皮层注射器，以及给芯层注射器和皮层注射器提供外力的微量注射泵，切断刀平行于垂直接收板设于同轴针头处，切断刀的一端固定在外壳上，整个静电纺丝设备的方波高压由连有周期性开关的高压发生器提供，所述周期性开关包括同时与垂直接收板与下接收板连接的开关Ⅱ，和与上接收板相连接的开关Ⅰ。

所述垂直接收板、上接收板、下接收板、切断刀和同轴针头均固定在外壳上，垂直接收板、上接收板和下接收板组成匚型，同轴针头位于匚型中部。

所述垂直接收板、上接收板和下接收板为金属板或覆有锡箔层的金属板。