[发明专利]一种取向可控的静电纺纳米纤维包芯纱的制备装置及方法

权利要求书

1.一种取向可控的静电纺纳米纤维包芯纱的制备装置，包括退绕装置及卷绕装置，芯纱出退绕装置后被由上至下地送至卷绕装置，其特征在于，退绕装置与卷绕装置之间的区域沿芯纱的运动方向被分为N个纺纱区，N≥1，在每个纺纱区内设有至少一组接收装置及静电纺丝装置，每组静电纺丝装置用于产生纳米纤维，与静电纺丝装置同组的接收装置用于接收纳米纤维并将纳米纤维包覆于芯纱表面，芯纱经过至少N组接收装置后成为纳米纤维包芯纱并由卷绕装置收集，芯纱经过N组接收装置后形成N层包覆的纳米纤维包芯纱，皮层纳米纤维的取向及包覆结构通过调节N组接收装置的旋转速度和旋转方向进行调控，其中：

接收装置包括金属喇叭接收器及S形金属支架，芯纱由金属喇叭接收器的轴心进入与当前接收装置相对应的纺丝区，与当前接收装置相对应的静电纺丝装置产生的纳米纤维在高压电场的作用下被牵伸并桥接在S形金属支架和芯纱间，由金属喇叭接收器带动S形金属支架旋转，从而将纳米纤维包覆于芯纱表面。

2.如权利要求1所述的一种取向可控的静电纺纳米纤维包芯纱的制备装置，其特征在于，在最后一组所述接收装置与所述卷绕装置之间设有假捻装置，通过假捻装置使得最后一组所述接收装置输出的所述纳米纤维包芯纱绕自身轴心进行旋转，利用机械作用对纳米纤维与芯纱的结合进行加固。

3.如权利要求1所述的一种取向可控的静电纺纳米纤维包芯纱的制备装置，其特征在于，相邻两组所述接收装置的间距为20-30cm。

4.如权利要求1所述的一种取向可控的静电纺纳米纤维包芯纱的制备装置，其特征在于，所述S形金属支架的旋转速度为100-5000r/min。

5.如权利要求1所述的一种取向可控的静电纺纳米纤维包芯纱的制备装置，其特征在于，所述金属喇叭接收器为锥形且轴心中空，金属喇叭接收器的内径为5-10mm、外径为50-400mm、喇叭斜角为5°-85°。

6.如权利要求1所述的一种取向可控的静电纺纳米纤维包芯纱的制备装置，其特征在于，所述S形金属支架的横截面为直径为1mm的圆形，长度为3-6cm。

7.如权利要求1所述的一种取向可控的静电纺纳米纤维包芯纱的制备装置，其特征在于，所述S形金属支架和所述金属喇叭接收器的连接端与水平线夹角为45°，所述S形金属支架中段与芯纱夹角为30°-60°。

8.如权利要求1所述的一种取向可控的静电纺纳米纤维包芯纱的制备装置，其特征在于，制作所述S形金属支架的材料为钢丝。

9.一种取向可控的静电纺纳米纤维包芯纱的制备方法，其特征在于，采用如权利要求2所述的制备装置，包括以下步骤：

第一步：静电纺丝

配制纺丝液，将高分子可吸收材料均匀溶于六氟异丙醇或N,N-二甲基甲酰胺中制成纺丝液，然后将纺丝液选择性地注入各组静电纺丝装置进行纺丝；

第二步：制备纳米纤维包芯纱

芯纱以恒定退绕速度由退绕装置输出后，匀速穿过各组接收装置的金属喇叭接收器的轴心进入相应的纺丝区，同时，相应纺丝区产生的纳米纤维从静电纺丝装置中喷出，在高压电场的作用下被牵伸并桥接在接收装置的S形金属支架和芯纱间，金属喇叭接收器带动S形金属支架旋转，从而将纳米纤维呈S捻/Z捻均匀包覆于芯纱表面；

芯纱经过N组接收装置后形成N层包覆的纳米纤维包芯纱，皮层纳米纤维的取向及包覆结构通过调节N组接收装置的旋转速度和旋转方向进行调控；

第三步：卷绕加捻

由步骤二得到的N层包覆的纳米纤维包芯纱由假捻装置加固，在接收装置的带动下旋转加捻并缠绕于纱筒上，从而得到取向可控的纳米纤维包芯纱，实现了纳米纤维包芯纱的连续制备，其中，卷绕速度与退绕速度保持恒定且一致。