一种用于静电纺丝的螺旋线式接收器的制作方法

本实用新型涉及用于静电纺丝的接收器，尤其涉及一种用于静电纺丝的螺旋线式接收器。

背景技术：

静电纺丝作为一种纳米纤维制造技术，主要是利用高压电场下，液滴变成锥形，形成泰勒锥，然后在静电力的作用下延伸，形成纳米级超细纤维。基于目前对于静电纺丝的研究，认为静电纺丝的实质是快速产生喷射流，因此现在一系列对于静电纺丝的研究都主要集中于从泰勒锥喷射出的射流的性质，具体体现在对于溶液或熔体的喷射针头的研究，如各种形状或型式的喷射针头，亦或是无针头的喷射筒或喷射装置等，以期得到不同形状的泰勒锥。或者是对于静电纺丝技术工业化的研究，如对于产生的纳米级超细纤维的收集方法等。如美国专利US6106913A中，利用气流沉积法将超细纤维引导到长丝上，经牵引卷绕形成高强力纳米纤维包芯纱；或者是中国专利CN201410280734.X中采用的动态旋转的喇叭形收集器，将超细纤维引导到长丝上及进行加捻的收集方法。

在这些基于静电纺丝产生纳米超细纤维的产生方法和收集利用方法的研究中，前者主要研究的是利用不同的喷射头或喷嘴产生不同形状的泰勒锥，采用的均是收集板或接收板对产生的纤维进行收集；后者虽然对收集器或者说接收器进行了改进，但是收集器就没有作为高压电场的组成部分，而是仅作为收集装置对在高压电场内产生的超细纤维进行收集。

而且后者中，多采用简单的板式或喇叭形接收装置对纳米纤维进行收集，采用这种收集方式使所有纳米纤维无序堆积为一层，彼此结合不紧密，仅靠轴向拉力绷紧缠绕，结构强度小，纳米纤维轴向拉力利用率不高。

技术实现要素：

本实用新型提出了一种用于静电纺丝的螺旋线式接收器，通过螺旋线式接收器与出丝装置之间形成高压电场，高压静电场在靠近螺旋线式接收器的一端分裂形成螺旋分层结构，诱导静电纺丝形成的纳米纤维在各层静电场沉积，从而制备出螺旋状分层结构的纳米纤维集合体。

技术方案

一种用于静电纺丝的螺旋线式接收器，其特征在于：所述螺旋线式接收器包括绝缘底板和螺旋金属线，所述螺旋金属线底部设置在绝缘底板上，螺旋金属线的顶部尖端突出在外。

进一步，所述螺旋金属线的顶部尖端与出丝装置相对，以使出丝装置和螺旋线式接收器之间的静电场在靠近螺旋线式接收器的一端分裂成螺旋状分层结构。

进一步，所述螺旋线式接收器的绝缘底板中心设置有通孔。

进一步，所述螺旋线式接收器绝缘底板的另一面设置有传动接口，所述传动接口为筒状，用于连接转动电机输出轴，在传动接口侧面设有固定螺丝用于固定连接，在传动接口底部开有与绝缘底板中心的通孔相连的传动接口通孔。

进一步，所述螺旋线式接收器的整体呈圆锥形或者是多边体，螺旋线从顶部尖端到底部为半径逐步递增的圆形或外切圆半径逐步递增的正多边形。有益效果

本实用新型提供的螺旋线式接收器，配合出丝装置形成高压静电场，且使高压静电场在泰勒锥-射流区域形成螺旋分层结构的静电场，在带电液滴从泰勒锥到在电场中运动形成的纳米纤维在螺旋线式接收器各接收针上螺旋分层沉积；配合加捻收集后形成的纳米纤维集合体的横切面能形成螺旋层分布结构的纳米纤维集合体，使得纳米纤维集合体排列有序，每股纳米纤维内部纳米纤维彼此紧密排列，经过旋转加捻后结合，形成的纳米纤维集合体结构致密有序，性能稳定。

附图说明

图1为本实用新型的出丝装置与螺旋线式接收器形成点对线螺旋分层分布的静电场的示意图；

图2为本实用新型中采用牵引长丝连续制备纳米纤维集合体的示意图；

图3为螺旋线式接收器示意图；

其中：1-卷绕装置，2-出丝装置，3-静电纺丝区域，4-喷丝头架，5-螺旋线式接收器，6-转动电机，7-牵引长丝，8-丝架，9-螺旋金属线，10-固定螺丝，11-传动接口，12-通孔，13-绝缘底板。

具体实施方式

下面结合具体实施例和附图，进一步阐述本实用新型。

静电纺丝技术是基于泰勒锥在静电场中的电液运动，拉伸形成纳米纤维，所形成的纳米纤维经过收集形成纳米纤维集合体。目前对静电纺丝的研究均集中在对于溶液或熔体的喷射装置的研究或者是纤维收集装置的研究上，但是对于制备不同结构要求的纳米纤维集合体，现在仍然没有什么方法。

本实用新型提出了以螺旋线式接收器作为用于静电纺丝静电场的一个电极，在螺旋线式接收器与出丝装置之间形成螺旋分层结构的静电场。从而在带电液滴形成泰勒锥过程中，和在泰勒锥形成之后超过临界电荷密度，泰勒锥变得不稳定，形成射流喷射，及射流在电场中加速，直径变小，松弛形成超细纤维的这一系列运动过程中，影响带电液滴，形成螺旋分层运动和拉伸的纳米纤维，且螺旋线式接收器作为收集装置，使纳米超细纤维按照电场的螺旋分层结构进行螺旋分层排列，然后在螺旋金属线上螺旋分层接收，形成螺旋分层结构的纳米纤维集合体，每股内部纳米纤维彼此紧密排列，经过旋转加捻后结合，形成的纳米纤维集合体结构致密有序，性能稳定。

为了实现螺旋分层结构的静电场分布，本实施例提供一种螺旋线式接收器如图3所示，该螺旋线式接收器包括绝缘底板和螺旋金属线9，所述螺旋线式接收器整体可设置为锥形或多边体，螺旋线从尖端到底部呈半径逐步递增的圆形或外切圆半径逐步递增的正多边形。并且螺旋金属线可更换式连接于绝缘底板，根据生产需要选择具有合适螺距和螺旋圈数的螺旋金属线9。

为了方便安装螺旋线式接收器，在螺旋线式接收器中绝缘底板另一侧设置有传动接口11，传动接口11为筒状，传动接口侧壁开有通孔12，通过通孔12上的固定螺丝10实现螺旋线式接收器5的连接。

在传动接口底部和绝缘底板中心设置有通孔12，用于使牵引长丝7穿过传动接口11，然后穿过绝缘底板中心的通孔，用于制备纳米纤维集合体。

如附图1所示意，当出丝装置采用点状的出丝装置2，接收器采用螺旋线式接收器进行静电纺丝制备纳米纤维集合体时，锥形的螺旋金属线底部设置在绝缘底板上，锥形的螺旋金属线的顶部锥尖部分与出丝装置相对，以使出丝装置和螺旋线式接收器之间的静电场在靠近螺旋线式接收器的一端分裂成呈螺旋状分层结构的静电场。在高压静电场的作用下，带电液滴形成泰勒锥并产生鞭动效应，进而形成纳米纤维并在螺旋状分层结构的静电场作用下进行螺旋分层排列，形成的纳米纤维螺旋分层沉积在与出丝装置相对的螺旋线式接收器的螺旋金属线上，所述螺旋线式接收器沿出丝装置与螺旋线式接收器之间的连接中心轴线旋转，进而多股纳米纤维束卷绕形成纳米纤维集合体。所形成的纳米纤维集合体横切面的纳米纤维为螺旋分层结构，使得纳米纤维集合体更加有序，各层纳米纤维相互加捻紧密结合，形成的纳米纤维集合体结构更加致密有序，性能更稳定。

如附图2所示，还可以在螺旋线式接收器5的中心轴线上设置一根牵引长丝7，与以中心轴线为旋转轴旋转的螺旋线式接收器配合接收纳米纤维，纳米纤维一端沉积在螺旋金属线上，另一端沉积在牵引长丝7上，形成螺旋分层结构的纳米纤维丝锥体。纳米纤维丝锥体中的纳米纤维在静电场力、牵引长丝7的牵引力及螺旋线式接收器5作用力下在牵引长丝7表面形成纳米纤维集合体，牵引长丝7一端连接卷绕装置1，实现连续制备纳米纤维集合体。

上述各实施方式是实现本实用新型的具体实施例，本领域的普通技术人员可以理解，而在实际应用中，可以在形式上和细节上对其作各种改变，而不偏离本实用新型的精神和范围。