[发明专利]一种模块化静电纺丝装置

说明书

本发明公开了一种模块化静电纺丝装置，包括放料装置、收集装置和设置于放料装置和收集装置之间的模块化纺丝组件；模块化纺丝组件由至少两个沿芯纱的前进方向依次均匀设置的纺丝模块组成；每个纺丝模块均包括两个推进装置和一个金属旋转漏斗；两个推进装置位于同一水平面上；金属旋转漏斗与两个推进装置的距离相同，位于两者的中垂面上，且处于通高压时推进装置所产生的静电场范围内；两个推进装置中的一个接电源的正极，另一个接电源的负极，用于产生静电场。本发明采用模块化设计，能够控制复合纱线的性能，实现多种材料的复合，制备出多梯度皮芯结构纳米复合纱线。

技术领域

本发明涉及静电纺丝领域，具体是一种模块化静电纺丝装置。

背景技术

纳米纤维因具有量子尺寸效应及宏观量子隧道效应，可以给材料带来许多独特的性能，如果把纳米纤维或纳米纤维束与传统纺织相结合，将其引入到纺织行业中，可以改善纺织行业的现状，加工出具有高附加值的功能性产品。

到目前为止，大多数静电纺丝纳米纤维都是以无纺布的形式被收集的，收集的纳米纤维排列随机，力学性能较低，并且不能够对其进行编织，大大限制了其应用的领域。文献《S.H.Ji,Y.S.Cho,and J.S.Yun.Wearable Core-Shell Piezoelectric NanofiberYarns for Body Movement Energy Harvesting[J].Nanomaterials(Basel),2019,9(4):555-563.》中通过将纺制的纳米纤维膜剪成长径比较大的条状，然后将其缠绕在导电丝上制成芯鞘纳米纤维纱线，以使其能够进行编织，将其缝合在织物上，从而增加其应用领域，但这种方法在剪裁的过程中会对纤维强度造成一定的影响，使条状纤维膜的机械性能下降，并且纳米纤维加捻参数不易控制，生产效率不高。文献《Sarang Park,Youbin Kwon,Minchang Sung,Byoung-Sun Lee,Jihyun Bae,and Woong-Ryeol Yu.Poling-freespinning process of manufacturing piezoelectric yarns for textileapplications[J].MaterialsDesign,2019,179:107889-107898.》中采用拉伸扭纺的工艺，通过先纺丝后加捻牵引的方式生产纤维纱，但是这样的方法生产的纤维纱线功能性单一、纯纳米纤维的力学性能较差，效果也不理想，应用受到限制。

针对以上问题，为了能够连续生产具有优异的力学性能和二次加工性能的纱线，需要设计一种可以改变纺丝条件、能够使纱线具备多功能、实现批量生产的静电纺丝装置。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明拟解决的技术问题是，提供一种模块化静电纺丝装置。

本发明解决所述技术问题的技术方案是，提供一种模块化静电纺丝装置，其特征在于，该装置包括放料装置、收集装置和设置于放料装置和收集装置之间的模块化纺丝组件；放料装置上缠绕有芯纱；收集装置用于收集最终的产品；

所述模块化纺丝组件由至少一个沿芯纱的前进方向依次均匀设置的纺丝模块组成；每个纺丝模块均包括两个推进装置和一个金属旋转漏斗；两个推进装置位于同一水平面上；金属旋转漏斗与两个推进装置的距离相同，位于两者的中垂面上，且处于通高压时推进装置所产生的静电场范围内；两个推进装置中的一个接电源的正极，另一个接电源的负极，用于产生静电场；

纺丝时，芯纱处于伸直状态，一端缠绕于放料装置上，穿过所有金属旋转漏斗，另一端缠绕于收集装置上，芯纱由收集装置牵引移动；金属旋转漏斗能够沿自身的中轴线旋转，实现静电纺丝形成的多层的不同梯度的纺丝层均匀包覆于芯纱的外侧。

与现有技术相比，本发明有益效果在于：

1、本发明采用模块化设计，能够控制复合纱线的性能，实现多种材料的复合，制备出多功能的、多梯度皮芯结构纳米复合纱线并且实现大批量连续生产，节省了时间，大大提高复合纱线的生产效率和产品附加值。