[发明专利]一种熔体微分电纺取向纳米丝束制备收集装置

说明书

本发明公开一种熔体微分电纺取向纳米丝束制备收集装置，主要包括静电纺丝装置、收集辊子转轴、收集辊子、橡胶滚轮、丝束收集装置、旋风发生器、激光切割刀和纳米纤维带引导装置。静电纺丝装置制备的纳米纤维在静电纺丝喷头下方的收集辊子上收集成膜，然后通过橡胶滚轮摩擦作用使膜不断向收集辊子直径小一端移动，固定在收集辊子右侧上方的激光切割刀将纤维膜切割成宽度恒定的纳米纤维带，纳米纤维带通过纳米纤维带引导装置的引导，穿过旋风发生器会形成纳米丝束。本发明纤维制备后可直接可连续加捻，纳米纤维丝束制备加捻有取向，纤维丝束结构更加致密，力学性能提高；纳米纤维丝束捻度可调节；装置结构简易、操作简单，具有较高经济性和操作性。

技术领域

本发明涉及一种熔体微分电纺取向纳米丝束制备收集装置，属于纳米纤维领域。

背景技术

静电纺丝法是一种利用电场力使高分子溶液或者熔融体形成尖端喷射，进而形成液体状细流，针头处的聚合物溶液受到表面张力的作用，在电场作用下形成射流，固化形成纤维的纤维制备方法。静电纺丝分为溶液纺丝和熔体纺丝，其中熔体微分静电纺丝不仅可以制备出纳米级超细纤维，还可以避免溶液静电纺丝溶剂有毒的问题，利用该方法制造的超细捻线在高性能可穿戴织物、人造血管、手术缝合线、生物纳米传感器的制备等诸多方面应用广泛。

但是，对于静电纺丝制备加捻纤维的方法，目前的研究还有待进一步提升。中国专利(201510100625.X)竖直方向气流和切向气流耦合形成龙卷旋风直接对纤维进行加捻，此方法仅对一股纤维进行加捻，且制备的纳米纤维丝束结构取向度较低。Teo(Wee-Eong Teo,Renuga Gopal,Ramakrishnan Ramaseshan,等.A dynamic liquid support system forcontinuous electrospun yarn fabrication[J].Polymer,48(12):3400-3405.)等提出水浴接收装置的基础上对装置结构进行创新，采用水流通过微孔时产生旋涡作用对纤维进行加捻制备纳米捻线。该装置实现纳米纤维捻线的连续制备，但是制备的纤维捻度不足，且在纺丝过程中水流速度和纺丝速度很难控制,所以会影响加捻的质量。

发明内容

本发明针对现在可连续纤维丝束取向性较低的问题，提出一种熔体微分电纺取向纳米丝束制备收集装置。本技术可以改变静电纺丝纳米纤维膜收集辊子转速、旋风发生器的风速。从而获得不同捻度的连续取向的纳米纤维。

实现上述目的的技术方案是，一种熔体微分电纺取向纳米丝束制备收集装置，主要包括：静电纺丝装置、收集辊子转轴、收集辊子、橡胶滚轮、丝束收集装置、旋风发生器、激光切割刀和纳米纤维带引导装置，静电纺丝装置制备出纳米纤维，静电纺丝装置位于收集辊子上方，静电纺丝纳米纤维膜收集辊子为锥形辊子，静电纺丝纳米纤维膜收集辊子靠近纺丝端的直径大于靠近收集端的直径，纳米纤维在收集辊子形成纳米纤维膜，橡胶滚轮位于收集辊子下方。激光切割刀位于纳米纤维膜上方，旋风发生器位于纳米纤维膜下方，丝束收集装置位于旋风发生器下方。静电纺丝装置制备的纳米纤维在静电纺丝喷头下方的收集辊子上收集成膜，然后通过橡胶滚轮摩擦作用使膜不断向收集辊子直径小一端移动，固定在收集辊子右侧上方的激光切割刀将纤维膜切割成宽度恒定的纳米纤维带，纳米纤维带通过纳米纤维带引导装置的引导，穿过旋风发生器会形成纳米丝束。

本发明一种熔体微分电纺取向纳米丝束制备收集装置，静电纺丝装置可以是熔体内锥形微分静电纺丝装置，可以是熔体外锥形微分静电纺丝装置。

本发明一种熔体微分电纺取向纳米丝束制备收集装置，静电纺丝电压范围为30kV到60kV。当电压低于30kV时，设备纺丝效果较差，影响产品质量。当电压高于60kV时，设备易击穿，对设备造成损害，甚至导致人身安全。

本发明一种熔体微分电纺取向纳米丝束制备收集装置，静电纺丝纳米纤维膜收集辊子倾斜角范围为3°到10°(即辊子的锥角为6°-20°)。当倾斜角小于3°时，纤维膜在橡胶滚轮的摩擦下移动困难，导致无法连续生产。当倾斜角大于10°时，纤维丝束力学性能较差，影响产品质量。