一种多针旋转加捻的熔体电纺纳米捻线制备装置及方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN106283219A(43)申请公布日2017.01.04(21)申请号201610972932.1(22)申请日2016.11.07(71)申请人北京化工大学地址100029北京市朝阳区北三环东路15号(72)发明人李好义杜琳张有忱谭晶焦志伟阎华张莉彦谢鹏程丁玉梅杨卫民(51)Int.Cl.D01D5/00(2006.01)权利要求书1页说明书4页附图1页(54)发明名称一种多针旋转加捻的熔体电纺纳米捻线制备装置及方法(57)摘要本发明涉及一种多针旋转加捻的熔体电纺纳米捻线制备装置及方法，属于静电纺丝领域。装置主要包括：加热棒、中心轴、流道、拐角机头、挤出机、分流板、滚珠、蜗杆、薄壁容器、铜环、锥形导流器、单针喷头、蜗轮、带孔亚克力板、电极板、高压静电发生器、接收辊等。本发明装置及方法中锥形导流器与中心轴采用螺纹连接，且与薄壁容器同轴布置。针头上部与流道之间布置铜环作为密封装置。多个单针喷头环向布置提高纺丝效率和产量，且与薄壁容器底板采用螺纹连接，便于更换和清洗，通过采用针头塞替换单针喷头可控制纤维根数。蜗轮蜗杆传动装置带动单针喷头旋转，捻度可控，纤维根数可控，纤维直径均匀，可提高纳米捻线的适用性，满足不同领域的需求。CN106283219ACN106283219A权利要求书1/1页1.一种多针旋转加捻的熔体电纺纳米捻线制备装置，其特征在于：主要包括：加热棒、中心轴、流道、拐角机头、挤出机、分流板、滚珠、蜗杆、薄壁容器、铜环、锥形导流器、单针喷头、蜗轮、带孔亚克力板、电极板、高压静电发生器、接收辊等，挤出机和拐角机头相连，拐角机头下端伸入流道内；锥形导流器与中心轴采用螺纹连接，且与薄壁容器同轴布置；薄壁容器侧壁下端部位加厚制成蜗轮，与蜗杆电机组成传动装置，底部通过螺纹连接环形布置的单针喷头；在分流板和薄壁容器的配合部分采用滚珠，变滑动摩擦为滚动摩擦，较小旋转时的摩擦力；环形电极板与高压静电发生器相连，置于带孔的亚克力板上，与接受辊形成高压静电场；熔体由多个单针喷头同时流出，在电场力作用下，纤维落到电极板上，同时，蜗轮蜗杆带动针头旋转，使得纤维达到牵伸和集束的效果；将纤维缠绕到绝缘棒上，穿过电极板的中孔，缠绕到接收辊上；接受辊置于电极板正下方，通过带传动，由电机带动绕中心轴作旋转运动，收集到有取向的捻线。2.根据权利要求1所述的一种多针旋转加捻的熔体电纺纳米捻线制备装置，其特征在于：滚珠置于分流板和薄壁容器的配合部分。3.根据权利要求1所述的一种多针旋转加捻的熔体电纺纳米捻线制备装置，其特征在于：针头塞替换部分单针喷头。4.一种多针旋转加捻的熔体电纺纳米捻线制备方法，其特征在于：熔融物料进入分流板和中心轴之间的流道，流道从上到下逐渐变窄，熔体经锥形导流器，均匀流入各个单针喷头内；加热棒插入分流板进行加热；单针喷头与电极板之间形成高压静电场，蜗轮蜗杆传动装置带动环向均布的单针喷头旋转，在电场力作用下，纤维被拉伸细化；将纤维束缠绕到一根绝缘棒上，穿过电极板的中孔，绕到接收辊上；接收辊由电动机带动作旋转运动，对纤维进行接收，其转速与纤维下落速度相当，同时纤维进一步拉伸细化；通过调节电机的转速来控制环形均布的单针喷头的旋转速度，随着单针喷头的旋转，在喷头与接收辊之间的纤维会进行加捻，加捻角度可以通过控制电机的转速来控制纳米纤维的捻度。2CN106283219A说明书1/4页一种多针旋转加捻的熔体电纺纳米捻线制备装置及方法技术领域[0001]本发明涉及一种多针旋转加捻的熔体电纺纳米捻线制备装置及方法，属于静电纺丝领域。背景技术[0002]当今已经进入纳米科技时代，静电纺丝法已被公认为是制备纳米纤维最简单最有效的方法，目前阻碍熔体静电纺丝工业化的关键问题是纤维的产量、纤维直径的进一步减小和纤维直径的均匀性。[0003]纳米纤维捻线是目前除了纳米纤维毡之外，纳米纤维集合体的另一种主要表现形式，在很多重要领域都有潜在的应用价值。Varabhas等设计了一个多孔管静电纺装置，该方法采用两端密封的多孔中空硬管，电极置入管中，管内置电极接触面积较小，不易形成均匀电场，甚至会干扰流体流动特性，另外也存在小孔易堵塞的问题。中国专利(专利号：201210554168.8)一种玻璃纤维捻线工艺，虽然能够达到加捻的效果，但其加捻稳定性低，取向性和均匀性差，无法控制捻度。[0004]针对上述问题，本发明提出一种多针旋转加捻的熔体电纺纳米捻线制备装置及方法。该装置制备的纳米捻线规整，捻度可控，纤维根数可控，纤维直径均匀，提高了纳米捻线的适用性和力学性能，增加了其二次加工性，扩大了纳米纤维的应用领域。发明内容[0005]本发明提出一种多针旋转加捻的熔体电纺纳米捻线制备装置及方法，中心轴与