[发明专利]一种纳米纤维纱线的连续制备装置及连续制备方法

说明书

本发明公开一种纳米纤维纱线的连续制备装置，包括溶液喷射纺丝模头、辅助喷气装置、文丘里管接收系统、导纱辊和纱筒，纺丝溶液通过纺丝模头的作用拉伸、细化、溶剂挥发获得纳米纤维，通过增设辅助喷气装置喷射斜向下的辅助气流，可使取向纳米纤维在辅助气流侧面力的作用下伸直、加捻并聚集形成纳米纤维纱线束；再利用文丘里管接收系统配合导纱辊和纱筒及时将生成的纱线收集，从而可实现纳米纤维纱线的连续生产。同时，本发明公开一种纳米纤维纱线连续制备方法，操作安全简便，不存在纱线长度有限的问题，生成的纱线取向程度好、力学性能好，能够满足目前制备纳米纤维纱线的高要求，有利于推进纳米纤维纱线应用的快速发展。

技术领域

本发明涉及纳米纤维纱线的制备领域，特别是涉及一种纳米纤维纱线的连续制备装置及制备方法。

背景技术

纳米纤维纱线是指对一定长径比的取向纳米纤维束施加一定捻度后制备的纳米纤维集合体。将纳米纤维加工成取向结构的纳米纤维束或纱线的形式，具有结晶度高、取向程度好、抗拉强度大、易于编织等诸多优良特性，在航天、微电子、光电传输以及生物医学等领域均得到广泛应用，比传统的纳米纤维毡显示出巨大的应用潜力，已发展成为纳米纤维领域的重要的究热点问题。

在纳米纤维纱线的制备过程中，取向纳米纤维是构建纳米纤维纱线的基础。目前，在静电纺丝领域，衍生出了很多获取定向排列纤维束的方法，主要可归结为两个方面：即通过改进收集装置或通过添加辅助电场来获取有序纳米纤维。现有这些直接收集技术虽然可获取一段定向排列的纳米纤维束，但纳米纤维束的长度有限，且取向程度较差，对产品的进一步处理和应用带来困难，究其原因，主要是由于电荷在纤维表面累积导致纺丝时间短，亦或是由滚筒的旋转引起表面的空气流动影响纤维的取向。并且，从纤维的后处理加工及应用等方面来看，仅仅是得到定向排列的纤维还远远满足不了目前制备纳米纱线的要求，还需要能够连续地获取取向纤维或纤维束，并对其均匀地施加一定捻度来保障纳米纤维纱线的长度和取向程度，然而，现有技术中并没有一种设备或方法能够实现对纳米纤维纱线的直接加捻和连续生产。

发明内容

本发明的目的是提供一种结构简单、能够实现纳米纤维纱线直接加捻和连续生产的连续制备装置及连续制备方法。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

本发明提供一种纳米纤维纱线的连续制备装置，包括溶液喷射纺丝模头、辅助喷气装置、文丘里管接收系统、导纱辊和纱筒，所述溶液喷射纺丝模头用于喷射生成纳米纤维，所述文丘里管接收系统、所述导纱辊和所述纱筒顺次设置在所述溶液喷射纺丝模头的下方，所述文丘里管接收系统包括气流牵伸喷嘴、漏斗状导纱管和高速气管，所述漏斗状导纱管设置在所述气流牵伸喷嘴的上方，所述高速气管设置在所述气流牵伸喷嘴的一侧，且所述高速气管的一端与所述气流牵伸喷嘴的内部连通，所述高速气管的另一端用于连接高速气流源，所述纳米纤维的外周设置所述辅助喷气装置，所述辅助喷气装置的进气口与一压缩气源连接，所述辅助喷气装置的内侧设置有多根向下倾斜的喷气管。

可选的，所述辅助喷气装置间隔设置有三组，以在所述纳米纤维的外周形成多辅助气流场。

可选的，所述溶液喷射纺丝模头与所述文丘里管接收系统之间还设置一圆筒，所述纳米纤维位于所述圆筒内，所述辅助喷气装置安装在所述圆筒的筒壁上，且所述喷气管与所述圆筒内部连通。

可选的，多根所述喷气管相互平行，且每根所述喷气管的轴线与所述圆筒的轴线夹角范围为0°～90°。

可选的，所述溶液喷射纺丝模头包括上下顺次设置的进料板、分配板、喷丝毛细管固定板和底板；所述进料板顶端开设有进料孔，所述进料板底部开设有与所述进料孔连通的进料腔，所述分配板上设置有多条分配导槽，每条所述分配导槽上均开设有若干分配孔；所述喷丝毛细管固定板下表面对应每个所述分配孔的位置分别可拆卸安装一喷丝毛细管，且每根所述喷丝毛细管的顶端均贯穿所述喷丝毛细管固定板与对应的所述分配孔连通，每根所述喷丝毛细管的底端均贯穿所述底板设置。