专利名称：一种静电纺纳米纤维纱线系统及纳米纤维纱线的制备方法
技术领域：
本发明属于纺织机械技术领域，涉及一种静电纺纱系统，具体涉及一种 静电纺纳米纤维纱线系统，本发明还涉及利用该系统制备纳米纤维纱线的方法。
静电纺是在高电场下获得纳米纤维的一种技术，该技术中使用的原料可 以是溶液、瑢体或聚合物，也可以是以聚合物为载体的金属或陶瓷等无机物; 可以是纯聚合物，也可以是聚合物合金等。
静电纺射流在电场中受鞭动、曲张以及裂分等因素的影响，典型的静电 纺射流以螺旋状运动状态沉积到收集屏上，得到的是纤维呈随机排列的非织 造布毡。为扩大静电纺的应用领域，需要改变纺丝工艺，制备出具有周期性 有序结构的制品。例如，利用特殊的静电纺丝法，可以生产出诸如皮芯纤维 或者中空纤维等具有复杂结构的纤维，也可制备出单根纤维或具有定向排列 纤维结构的纱线。
目前，已经有一些用于提高静电纺纤维有序程度的方法。Theron [A. Theron, E. Zussman， A. L. Yarin, Nanotechnology 2001， 12, 384.]等利用铝制锥 形盘(外径为200mm，厚度为5 mm)对静电纺纳米纤维进行定向排列。该 方法得到的聚氧化乙烯(PEO)基纳米纤维的直径为100nm 300nm，可以
根据需要控制纤维之间的平均间距。但由于盘的边沿相对尖锐，这种方法很难在大面积上获得定向排列的纤维。Katta [P. Katta, et al. Nano Lett.2004, 4, 2215.]等利用铜线框制成的旋转鼓作为收集装置，随着鼓的旋转，收集到平 行排列的纤维。Li [D. Li, et al. Nano Lett. 2003， 3， 1167.; D. Li， et al. Adv. Mater. 2004， 16， 361.]等利用相距数百微米到几个厘米的两片导电电极作为 收集装置，获得了平行排列的聚合物以及陶瓷纳米纤维。通过静电力的相互 作用，带电纳米纤维会以伸直状态跨到间隙上，因此会在较大面积上获得单 轴定向排列的纳米纤维束。另外，由于纤维是悬浮在间隙上，所以易于转移 到其它基底上作进一步的处理和应用。Shin [M.K. Shin, et al. Appl. Phys. Lett. 2006, 88， 223109-1]等在传统的静电纺工艺中通过引入平行排列的次电极，改 变了静电纺体系中的电场分布，即由常规静电场(Ordinary electric field)变 成了裂分静电场(Splitting electric field),使得纤维由螺旋状变成了线性取向 纳米纤维。Dalton [P. D. Dalton, et al. Polymer 2005， 46, 611.]等利用竖直放置 的、与喷丝头等距的两个接地不锈钢圆环作为收集装置，通过静电纺制备出 了悬浮于空气中的三维定向排列纤维束，得到的纤维束通过旋转其中一个圆 环即转变成复丝纱，直径小于5 pm。《纳米纤维长丝束的制备方法》(申请 号200510038571.5，
公开日2005.10.26，公开号CN1687493 )和Pan[H. Pan, et al. Polymer 2006， 47, 4901.]等利用两个相对放置的金属针头(分别接正负 电压)作为喷丝头，从两个针头喷出来的纤维会在空中相互吸引、碰撞，形 成复合纳米纤维，经拉伸缠绕到高速旋转的滚筒上形成长丝束。利用该种方 法获得的纤维连续、排列良好，而且可以在较大面积上沉积。Dabirian [Dabirian, F.， et al. The Journal of the Textile Institute 2007, 98, 237.]等在传统 静电纺电场体系中，利用一根带负电的棒控制电场，使静电纺纤维射流改变 方向，并收集在旋转滚筒上，制得了纤维沿单轴取向的加捻纱。Teo [W.E. Teo,R. Gopal, R. Ramaseshan, K. Fujihara, S. Ramakrishna, Polymer 2007， 48, 3400.] 等利用液相涡流对静电纺纤维进行收集，获得了连续纳米纤维纱。Gu[B.K. Gu， et al., Appl. Phys. Lett. 2007,卯，263902.]等在传统的静电纺体系中引入 两端开口的箱形辅助电极，通过周期性改变电场,控制射流的运动,制得了具 有一定捻度的纳米纤维纱。Okuzaki [H. Okuzaki, et al. 2008, 46, 305.]等利用
在静屯纺过程中同时形成的垂:w于接收电极表面且与电场平行的
poly(p-xylenetetrahydrothiophenium chloride) (PTXC)纳米纤维纱作为母体， 成功的通过碳化制备了沿单轴定向排列的碳纤维。但h述方法存在着不能获 得稳定迮续的纳米纤维纱线，且纤维不能较好的定向排列的问题。
发明内容
本发明的目的是提供一种静电纺纳米纤维纱线系统，可稳定连续地获得 纤维定向排列较好的纳米纤维纱线。
本发明的另一目的是提供利用上述系统制备纳米纤维纱线的方法。
本发明所采用的技术方案是， 一种静电纺纳米纤维纱线系统，包括旋转 轴，旋转轴由上而下依次设置有沿半径开有一通槽的环氧树脂制成的圆盘、 滑块和切刀槽，旋转轴与驱动电机A相连接，并由驱动电机A带动旋转，
圆盘的上表面沿外边缘固定有环形的铜膜，铜膜对应于圆盘的通槽位置 有一径向缺口，圆盘的上方设置有注射器，注射器的出口与铜膜相对应，注 射器的出口处安装有金属针头，金属针头通过导线与直流高压发生器的正极 相连接，
切刀槽由金属制成的两条形片构成，切刀槽的一端固定于旋转轴的外圆 周，切刀槽的另一端通过圆盘上的通槽，且两金属条形片分别与铜膜的径向 缺口的两边相接触，切刀槽与直流高压发生器的负极相连接，切刀槽的两金属条形片之间设置有一非金属材料制成的切刀，切刀的一 端通过切刀槽与旋转轴相连，并可转动，切刀的另一端为自由状，且通过圆 盘上的通槽，伸至圆盘的上面，并可沿该通槽移动，
滑块与驱动电机B相连接，并由驱动电机B带动沿旋转轴的轴向滑动， 圆盘的一侧设置有导丝辊，导丝辊与圆盘不相接触，导丝辊的下方设置
有加捻装置，加捻装置的下方平行设置有分别与回转装置相连接的巻取辊和
引线回收辊。
本发明的特征还在于，
加捻装置，包括静止不动的加捻罗拉A和与其相对设置的可往复移动的 加捻罗拉B。
金属针头与铜膜之间的接收距离为70mm 150mm。 金属针头的内径为0.5mm 2mm。
本发明的另一技术方案是， 一种利用上述静电纺系统制备纳米纤维纱线 的方法，按以下步骤进行-
步骤l:将聚合物溶解于溶剂，制得浓度为10wt。/。 16wt。/。纺丝溶液； 步骤2:采用上述静电纺纳米纤维纱线系统，该系统包括旋转轴，旋转 轴由上而下依次设置有沿半径开有一通槽的环氧树脂制成的圆盘、滑块和切 刀槽，旋转轴与驱动电机A相连接，并由驱动电机A带动旋转，
圆盘的上表面沿外边缘固定有一环形的铜膜，铜膜对应于圆盘的通槽的 位置有一径向缺口，圆盘的上方设置有注射器，注射器的出口与铜膜相对应, 注射器的出口处安装有金属针头，金属针头通过导线与直流高压发生器的正 极相连接，
切刀槽由金属制成的两条形片构成，切刀槽的一端固定于旋转轴的外圆周，切刀槽的另一端通过圆盘上的通槽，且两金属条形片分别与铜膜的径向 缺口的两边相接触，切刀槽与直流高压发生器的负极相连接，
构成切刀槽的两金属条形片之间有一非金属材料制成的切刀，切刀的一 端通过切刀槽与旋转轴相连，并可转动，切刀的另一端呈自由状，并通过圆 盘上的通槽，伸至圆盘的上面，
滑块与驱动电机B相连接，并由驱动电机B带动沿旋转轴的轴向滑动， 圆盘的一侧设置有导丝辊，导丝辊与圆盘不相接触，导丝辊的下方设置
有加捻装置，加捻装置的下方平行设置有分别与回转装置相连接的巻取辊和
引线回收辊，
具体步骤为-
将步骤1得到的纺丝溶液注入上述系统的注射器内，开启直流高压发生 器，金属针头与铜膜之间形成静电场，注射器内的纺丝溶液在该静电场作用 下，通过注射器的出口，从金属针头喷出，喷向铜膜，形成静电纺射流，该 静电纺射流以螺旋状运动轨迹有序沉积到铜膜的表面，纤维沉积一段时间 后，启动驱动电机B，驱动电机B带动滑块沿旋转轴向下滑动，并带动切刀 绕其回转轴转动，使切刀的自由端沿圆盘的通槽，由中心向外移动，将沉积 于铜膜表面的环状纳米纤维束切断，同时，启动驱动电机A和回转装置，驱 动电机A通过旋转轴带动圆盘和铜膜转动，回转装置带动巻取辊和引线回收 辊旋转，引线回收辊旋转带动引线移动，铜膜表面与引线接触的纳米纤维束 的一端随引线的移动而被引出，纳米纤维束的另一端与新沉积的纳米纤维搭 接，此时，开启加捻装置，对引出的纳米纤维束加捻，引线和纳米纤维纱线 在巻取辊附近分离，纳米纤维纱线缠绕于巻取辊的外表面，引线则缠绕与引 线回收辊的外表面，上述过程中，圆盘每旋转一周，切刀就在纳米纤维束拉出的位置处切割一次，得到连续的纳米纤维纱线。
其中的聚合物为聚丙烯腈、聚乙烯醇或聚氧化乙烯中的一种。 其中的溶剂为二甲基甲酰胺或蒸馏水。
其中步骤2中，控制各参数为室温、相对湿度40% 70%、电压20kV 40kV以及巻取辊的巻绕速度5r/min 15r/min。
本发明的有益效果是集纺纱、牵伸、加捻和巻绕于一体，可连续制备纳 米纤维纱，并且可以通过控制旋转盘接收电极的旋转速度，得到一系列不同 细度的纳米纤维纱。在很大程度上优化了静电纺制备纳米纤维纱的工艺方 法。
图l是本发明系统一种实施例的结构示意图。
图中l.直流高压发生器，2.注射器，3.金属针头，4.纤维，5.铜膜，6. 圆盘，7.导丝辊，8.引线，9.加捻罗拉A， IO.加捻罗拉B， ll.巻取辊，12.引 线回收辊，13.驱动电机A， 14.驱动电机B， 15.滑块，16.切刀，17.切刀槽，18.
旋转轴。
具体实施例方式
下面结合附图和具体实施方式
对本发明进行详细说明。 本发明静电纺系统一种实施例的结构，如图1所示。包括旋转轴18，旋
转轴18由上而下依次设置有沿半径开有一通槽的环氧树脂制成的圆盘6、滑
块15和切刀槽17，旋转轴18位于圆盘6的下方，并与驱动电机A13相连
接，由驱动电机A13带动旋转。
圆盘6的上表面沿外边缘固定有环形的铜膜5，铜膜5在相应于圆盘6的通槽的位置断开，形成一径向缺口。圆盘6的上方设置有注射器2，注射 器2的出口与铜膜5相对应，注射器2的出口处安装有金属针头3，金属针 头3通过导线与直流高压发生器1的正极相连接。
切刀槽17由金属制成的两条形片构成，切刀槽17的一端固定于旋转轴 18的外圆周上，构成切刀槽17的两金属条形片的另一端通过圆盘6上的通 槽分别与铜膜5的缺口的两边相接触，切刀槽17与直流高压发生器1的负 极相连接。
构成切刀槽17的两金属条形片之间有一非金属材料制成的切刀16，切 刀16的一端通过切刀槽17与旋转轴18相连，并可转动，切刀16的另一端 呈自由状，并通过圆盘6上的通槽，伸至圆盘6的上面。
滑块15设置于旋转轴18的外圆周上，滑块15与驱动电机B14相连接， 并由驱动电机B14带动沿旋转轴18轴向滑动。
圆盘6的侧面设置有导丝辊7，导丝辊7与圆盘6不相接触，并与圆盘 6处于同一水平面内。导丝辊7的下方并排设置有加捻罗拉A9和加捻罗拉 BIO，加捻罗拉A9和加捻罗拉B10之间有间隙，加捻罗拉A9静止不动，加 捻罗拉B10与驱动机构相连接，并由该驱动机构带动相对于加捻罗拉A9往 复移动，加捻罗拉A9和加捻罗拉B10的下方平行设置有巻取辊11和引线 回收辊12，巻取辊11和引线回收辊12分别与回转装置相连接。
铜膜5的上面放置有引线8，引线8的一端与铜膜5相接触，另一端依 次绕过导丝辊7、通过加捻罗拉A9和加捻罗拉B10之间的间隙、绕过巻取 辊11并巻绕在引线回收辊12上。
本发明系统中 '
金属针头的内径为0.5mm 2mm。注射器与铜膜之间的接收距离为70mm 150mm。 旋转轴采用绝缘材料制成。
利用上述静电纺纤维纱线系统制备纤维纱线的方法，按以下步骤进行
步骤1:将聚合物溶解于溶剂，制得浓度为10wtM 16wtQ/。的纺丝溶液;
步骤2:采用上述静电纺纳米纤维纱线系统，在室温、相对湿度为40% 70%的环境中，将步骤1制得的纺丝溶液注入上述系统的注射器2内，开启 直流高压发生器1，控制电压为20KV 40KV。金属针头3与铜膜5之间形 成静电场，注射器2内的纺丝溶液在该静电场的作用下，通过注射器2的出 口，从金属针头3喷出，喷向铜膜5，形成静电纺射流，该静电纺射流以螺 旋状运动轨迹有序沉积到铜膜5的表面。纤维沉积一段时间后，启动驱动电 机B14，驱动电机B14带动滑块15沿旋转轴18向下滑动，并带动切刀16 绕其回转轴转动，切刀16的自由端由圆盘6的中心沿通槽移动，将沉积于 铜膜5表面的环状的纳米纤维束切断。同时，启动驱动电机A13和回转装置， 驱动电机A13通过旋转轴18带动圆盘6和铜膜5转动，回转装置带动巻取 辊11和引线回收辊12旋转，控制巻取辊11的巻绕速度为5r/min 15r/min， 引线回收辊12旋转带动引线8移动，铜膜5表面与引线8接触的纳米纤维 束的一端随引线8的移动而被引出，纳米纤维束的另一端与新沉积的纳米纤 维搭接，此时，开启加捻罗拉BIO，加捻罗拉B10水平往复运动，与加捻罗 拉A9配合，对引出的纳米纤维束加捻。引线8和纳米纤维纱线在巻取辊11 附近分离，纳米纤维纱线缠绕于巻取辊11的外表面，引线8则缠绕与引线 回收辊12的外表面。在上述过程中，圆盘6每旋转一周，切刀16就在纳米 纤维束拉出的位置处切割一次，得到连续的纳米纤维纱线。
本发明制备纳米纤维纱线的方法中，使用的聚合物为聚丙烯腈、聚乙烯醇或聚氧化乙烯中的一种。 使用的溶剂为二甲基甲酰胺或蒸馏水。
利用加捻罗拉A9和加捻罗拉BIO对纳米纤维束进行加捻，加捻后的纱 线具有更高的强度，防止巻绕过程中纱线在纤维束接头处或其它部位断头上 述技术方案中。
实施例h
将聚丙烯腈(PAN) (Mw = 70,000 g/mol)溶解在溶剂N, N-二甲基甲酰 胺(DMF)中，配成浓度为13wt。/。的纺丝液。将该纺丝溶液注入静电纺纳米 纤维纱线系统的注射器2中，在室温、相对湿度为40%的环境中，开启上述 系统的直流高压发生器l，控制电压为20kV，静电纺射流以螺旋状运动轨迹 有序沉积于铜膜5的表面，注射器2与铜膜5之间的接收距离为70mm，纤维沉 积一段时间后，利用切刀16将获得的环状纳米纤维束切断，同时转动铜膜5、 巻取辊11和引线回收辊12，通过预先放置于铜膜5上的一条绕过导丝辊7、经 过加捻装置、巻取辊ll，最后缠绕于引线回收辊12表面的引线8，将纳米纤 维束的一端引出，另一端则与新沉积的纤维进行搭接，开启加捻装置给纤维 束进行加捻，引线和纳米纤维纱在巻取辊ll附近分离，纳米纤维纱缠绕到巻 取辊11上，控制巻取辊ll的巻绕速度为5r/min。弓l线8则缠绕到回收辊12上。 圆盘6每旋转一周，切刀16就在纳米纤维纱线的拉出位置切割一次，得到连 续的纳米纤维纱线。该纳米纤维纱线的断裂强度为3cN/tex 8cN/tex，断裂 伸长率为120% 160%。
实施例2:
将聚乙烯醇(PVA) 1788型粉末溶解在70。C蒸馏水中，配成浓度为16wt0/0 的纺丝液。将该纺丝溶液注入静电纺纳米纤维纱线系统的注射器2中，在室温、相对湿度为55%的环境中，开启上述系统的直流高压发生器l，控制电 压为30kV，静电纺射流以螺旋状运动轨迹有序沉积于铜膜5的表面，注射器2 与铜膜5之间的接收距离为110mm，纤维沉积一段时间后，利用切刀16将获 得的环状纳米纤维束切断，同时转动铜膜5、巻取辊11和引线回收辊12,通 过预先放置于铜膜5上的一条绕过导丝辊7、经过加捻装置、巻取辊ll，最后 缠绕于引线回收辊12表面的引线8，将纳米纤维束的一端引出，另一端则与 新沉积的纤维进行搭接，开启加捻装置给纤维束进行加捻，引线和纳米纤维 纱在巻取辊ll附近分离，纳米纤维纱缠绕到巻取辊ll上，控制巻取辊ll的巻 绕速度为10r/min。引线8则缠绕到回收辊12上。圆盘6每旋转一周，切刀16 就在纳米纤维纱线的拉出位置切割一次，得到连续的纳米纤维纱线。该纳米 纤维纱线的断裂强度为3cN/tex 6cN/tex，断裂伸长率为130% 180%。 实施例3:
将聚氧化乙烯(PEO) (Mw = 3X105g/mol)溶解在70。C蒸馏水中，配 成浓度为10wt。/。的纺丝液。将该纺丝溶液注入静电纺纳米纤维纱线系统的注 射器2中，在室温、相对湿度为70%的环境中，开启上述系统的直流高压发 生器l，控制电压为40kV，静电纺射流以螺旋状运动轨迹有序沉积于铜膜5 的表面，注射器2与铜膜5之间的接收距离为150mm，纤维沉积一段时间后， 利用切刀16将获得的环状纳米纤维束切断，同时转动铜膜5、巻取辊ll和引 线回收辊12，通过预先放置于铜膜5上的一条绕过导丝辊7、经过加捻装置、 巻取辊ll,最后缠绕于引线回收辊12表面的引线8，将纳米纤维束的一端引 出，另一端则与新沉积的纤维进行搭接，开启加捻装置给纤维束进行加捻， 引线和纳米纤维纱在巻取辊ll附近分离，纳米纤维纱缠绕到巻取辊ll上，控 制巻取辊ll的巻绕速度为15r/min，而引线8则缠绕到回收辊12上。圆盘6每旋 转一周，切刀16就在纳米纤维纱线的拉出位置切割一次，得到连续的纳米纤 维纱线。该纳米纤维纱线的断裂强度为3cN/tex 7cN/tex，断裂伸长率为 110% 170o/o。
权利要求
1. 一种静电纺纳米纤维纱线系统，其特征在于，包括旋转轴(18)，旋转轴(18)由上而下依次设置有沿半径开有一通槽的环氧树脂制成的圆盘(6)、滑块(15)和切刀槽(17)，旋转轴(18)与驱动电机A(13)相连接，并由驱动电机A(13)带动旋转，所述圆盘(6)的上表面沿外边缘固定有环形的铜膜(5)，铜膜(5)对应于圆盘(6)的通槽位置有一径向缺口，圆盘(6)的上方设置有注射器(2)，注射器(2)的出口与铜膜(5)相对应，注射器(2)的出口处安装有金属针头(3)，金属针头(3)通过导线与直流高压发生器(1)的正极相连接，所述切刀槽(17)由金属制成的两条形片构成，切刀槽(17)的一端固定于旋转轴(18)的外圆周，切刀槽(17)的另一端通过圆盘(6)上的通槽，且两金属条形片分别与铜膜(5)的径向缺口的两边相接触，切刀槽(17)与直流高压发生器(1)的负极相连接，所述切刀槽(17)的两金属条形片之间设置有一非金属材料制成的切刀(16)，切刀(16)的一端通过切刀槽(17)与旋转轴(18)相连，并可转动，切刀(16)的另一端为自由状，且通过圆盘(6)上的通槽，伸至圆盘(6)的上面，并可沿该通槽移动，所述滑块(15)与驱动电机B(14)相连接，并由驱动电机B(14)带动沿旋转轴(18)的轴向滑动，所述圆盘(6)的一侧设置有导丝辊(7)，导丝辊(7)与圆盘(6)不相接触，导丝辊(7)的下方设置有加捻装置，加捻装置的下方平行设置有分别与回转装置相连接的卷取辊(11)和引线回收辊(12)。
2. 根据权利要求1所述的静电纺纳米纤维纱线系统，其特征在于，所述的加捻装置，包括静止不动的加捻罗拉A (9)和与其相对设置的可往复移 动的加捻罗拉B (10)。
3. 根据权利要求1所述的静电纺纳米纤维纱线系统，其特征在于，所述 金属针头(2)与铜膜(5)之间的接收距离为70mm 150mm。
4. 根据权利要求1所述的静电纺纳米纤维纱线系统，其特征在于，所述 金属针头(2)的内径为0.5mm 2mm。
5. —种利用权利要求1所述静电纺系统制备纳米纤维纱线的方法，其特 征在于，按以下步骤进行步骤l::将聚合物溶解于溶剂，制得浓度为10wt。/。 16wt。/。纺丝溶液；步骤2:采用上述静电纺纳米纤维纱线系统，该系统包括旋转轴(18)， 旋转轴(18)由上而下依次设置有沿半径开有一通槽的环氧树脂制成的圆盘 (6)、滑块(15)和切刀槽(17)，旋转轴(18)与驱动电机A (13)相连 接，并由驱动电机A (13)带动旋转，所述圆盘(6)的上表面外边缘固定有环形的铜膜(5)，铜膜(5)对应 于圆盘(6)的通槽的位置有一径向缺口 ，圆盘(6)的上方设置有注射器(2)， 注射器(2)的出口与铜膜(5)相对应，注射器(2)的出口处安装有金属 针头(3)，金属针头(3)通过导线与直流高压发生器(1)的正极相连接，所述切刀槽(17)由金属制成的两条形片构成，切刀槽(17)的一端固 定于旋转轴(18)的外圆周，切刀槽17的另一端通过圆盘(6)上的通槽， 且两金属条形片分别与铜膜(5)的径向缺口的两边相接触，切刀槽(17) 与直流高压发生器(1)的负极相连接，所述构成切刀槽(17)的两金属条形片之间有一非金属材料制成的切刀 (16)，切刀(16)的一端通过切刀槽(17)与旋转轴(18)相连，并可转动，切刀(16)的另一端呈自由状，并通过圆盘(6)上的通槽，伸至圆盘 (6)的上面，所述滑块(15)与驱动电机B (14)相连接，并由驱动电机B (14)带 动沿旋转轴(18)的轴向滑动，所述圆盘(6)的一侧设置有导丝辊(7)，导丝辊(7)与圆盘(6)不 相接触，导丝辊(7)的下方设置有加捻装置，加捻装置的下方平行设置有 分别与回转装置相连接的巻取辊(11)和引线回收辊(12)，具体步骤为将步骤1得到的纺丝溶液注入上述系统的注射器(2)内，开启直流高 压发生器(1)，金属针头(3)与铜膜(5)之间形成静电场，注射器(2) 内的纺丝溶液在该静电场作用下，通过注射器(2)的出口，从金属针头(3) 喷出，喷向铜膜(5)，形成静电纺射流，该静电纺射流以螺旋状运动轨迹有 序沉积到铜膜的表面，纤维沉积一段时间后，启动驱动电机B (14)，驱动 电机B (14)带动滑块(15)沿旋转轴(18)向下滑动，并带动切刀(16) 绕其回转轴转动，使切刀(16)的自由端沿圆盘(6)的通槽，由中心向外 移动，将沉积于铜膜(5)表面的环状纳米纤维束切断，同时，启动驱动电 机A (13)和回转装置，驱动电机A (13)通过旋转轴(18)带动圆盘(6) 和铜膜(5)转动，回转装置带动巻取辊(11)和引线回收辊(12)旋转， 引线回收辊(12)旋转带动引线(8)移动，铜膜(5)表面与引线(8)接 触的纳米纤维束的一端随引线(8)的移动而被引出，纳米纤维束的另一端 与新沉积的纳米纤维搭接，此时，开启加捻装置，对引出的纳米纤维束加捻， 引线(8)和纳米纤维纱线在巻取辊(11)附近分离，纳米纤维纱线缠绕于 巻取辊(11)的外表面，引线(8)则缠绕与引线回收辊(12)的外表面，上述过程中，圆盘(6)每旋转一周，切刀(16)就在纳米纤维束拉出的位 置处切割一次，得到连续的纳米纤维纱线。
6. 根据权利要求5所述的制备纳米纤维纱线的方法，其特征在于，所述 的聚合物为聚丙烯腈、聚乙烯醇或聚氧化乙烯中的一种。
7. 根据权利要求5所述的制备纳米纤维纱线的方法，其特征在于，所述 的溶剂为二甲基甲酰胺或蒸馏水。
8. 根据权利要求5所述的制备纤维纱线的方法，其特征在于，步骤2 中，控制各参数为室温、相对湿度40% 70%、电压20kV 40kV以及巻 取辊(11)的巻绕速度5r/min 15r/min。
全文摘要
本发明公开了一种静电纺纳米纤维纱线系统及纳米纤维纱线的制备方法，包括旋转轴，旋转轴上分别设置有沿半径开有通槽的圆盘、滑块和切刀槽，圆盘上表面有环形铜膜，铜膜对应于圆盘的通槽有一径向缺口，圆盘上方有注射器，其出口安装有与直流高压发生器正极相连的金属针头，切刀槽的一端通过圆盘的通槽，与铜膜径向缺口的两边接触并与直流高压发生器的负极相连，切刀槽内有一切刀，切刀一端为自由状，由圆盘的通槽伸至圆盘上面，沿该通槽移动，滑块沿旋转轴的轴向滑动，圆盘外侧还有导丝棍、加捻装置、卷取辊和引线回收辊。利用该系统将纺丝溶液制成纳米纤维纱线，本发明制备的纱线具有相对较高的强度，有望为静电纺纤维制品提供更广泛的应用领域。
文档编号D01F6/18GK101302673SQ20081001826
公开日2008年11月12日 申请日期2008年5月22日 优先权日2008年5月22日
发明者刘呈坤, 孙垂卿, 孙润军, 侃 来, 王耀武 申请人:西安工程大学