一种龙卷旋风式制备纳米捻线静电纺丝喷头装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种龙卷旋风式制备纳米捻线静电纺丝喷头装置，属于静电纺丝领域。
【背景技术】
[0002]随着科学技术的飞速发展，社会对纳米材料提出了更高的要求，静电纺丝由于可以制备出纳米级的纤维而备受关注并在近些年成为研宄热点，并且被公认为制备纳米纤维是最为快速、有效的方法。
[0003]加捻是对纤纱、长丝加上捻度最为关键的步骤，核心设备是加捻机及纺丝设备内部的加捻机构，通过加捻方法合并多股单纱，但传统加捻机存在设备笨重、结构复杂等缺陷，同时当纱线绞死机构后难以清理，不易实现微纳级加捻。已有的发明专利《一种离心静电纺纳米捻线高速制备装置及工艺》(CN103409861 A)揭示了通过结合静电纺丝技术和离心纺丝技术，并由空气压缩机和旋风真空发生器联合使用在腔室内形成旋转气流，引导纤维形成捻线，但其装置结构复杂，且真空吸风孔会将纤维吸入造成堵塞，最终导致加捻失败。
【发明内容】
[0004]本发明一种龙卷旋风式制备纳米捻线静电纺丝喷头装置，提出利用风筒的切向气流孔和气流导管的竖直气流入口分别接通空气压缩机，通入气流在风筒内腔中耦合产生向下移动的龙卷旋风，龙卷旋风带动纤维旋转加捻；进一步地，通过控制竖直气流和切向气流的流速来产生不同类型的龙卷旋风，最终实现对静电纺纳米纤维的不同加捻需求。
[0005]本发明一种龙卷旋风式制备纳米捻线静电纺丝喷头装置，主要包括气流导管、纺丝料筒、连接件、风筒、空气压缩机、孔电极板、高压静电发生器、捻线收集辊、捻度保持转台、切向气流孔、螺钉、加热圈和温度传感器；气流导管、纺丝料筒及连接件由内至外通过螺纹同轴连接，气流导管上端竖直气流入口接空气压缩机，进料口位于连接件的上表面，连接件与风筒通过螺钉连接，切向气流孔位于风筒下端并接空气压缩机；孔电极板位于喷头正下方20cm(10-40cm)、捻线收集辊和捻度保持转台位于孔电极板正下方30cm(10-50cm)，孔电极板接通高压静电发生器，纺丝料筒接地。
[0006]本发明一种龙卷旋风式制备纳米捻线静电纺丝喷头装置，其气流导管与纺丝料筒、分流柱筒与连接件间为螺纹结构连接，气流导管外壁和纺丝料筒内壁形成料腔，纺丝料筒下部为纺丝尖端，聚合物熔体经由料腔流至纺丝尖端。
[0007]本发明一种龙卷旋风式制备纳米捻线静电纺丝喷头装置，其竖直气流入口和切向气流孔可接冷、热不同温度的气流，在风筒内腔耦合形成龙卷旋风，顺直气流有利于聚拢纤维，并提供下降速度，旋转气流使纤维相互缠绕同时可对纤维进一步牵伸细化，二者耦合形成龙卷旋风完成对纤维的加捻，匹配不同的气流流速对纤维进行不同程度加捻。
[0008]本发明一种龙卷旋风式制备纳米捻线静电纺丝喷头装置，其风筒为耐高温绝缘非驻极体材料，对电分布影响可忽略，切向气流孔在风筒下部周向均匀排列分布，开口外高内低，切向气流孔的中心线与风筒内圆柱面切线成一定角度，角度范围为0-90°，切向气流孔孔径、个数可适当调整。
[0009]本发明一种龙卷旋风式制备纳米捻线静电纺丝喷头装置，其加热方式为加热圈或热棒对连接件和纺丝料筒加热，各加热器与温度传感器配合。
[0010]本发明一种龙卷旋风式制备纳米捻线静电纺丝喷头装置，其孔电极板中间有圆孔，接高压静电发生器，与接地的纺丝料筒尖端形成电场进行纺丝，龙卷旋风带着加捻纤维通过圆孔。
[0011]本发明一种龙卷旋风式制备纳米捻线静电纺丝喷头装置，其捻线收集辊固定在捻度保持转台上，由电机传动在竖直平面旋转，收集纳米捻线，同时可以进一步对纤维牵伸细化；捻度保持转台可由电机传动可在水平面旋转，旋转时方向与龙卷旋风方向相反，可增加纳米纤维捻度，也可保持静止，不改变纳米纤维捻度。
[0012]本发明一种龙卷旋风式制备纳米捻线静电纺丝喷头装置，其优点在于加捻方式简单，通过竖直方向气流和切向气流親合形成龙卷旋风直接对纤维进行加捻，节省工序和机构；喷头结构简单，内部流道简短、顺直，不易堵塞，便于拆洗；捻线加捻程度可通过调节气流速度来调节，灵活便捷。
【附图说明】
[0013]图1为本发明一种龙卷旋风式制备纳米捻线静电纺丝喷头装置示意图。
[0014]图中:1-气流导管，2-纺丝料筒，3-进料口，4-连接件，5-风筒，6_空气压缩机，7-孔电极板，8-高压静电发生器，9-捻线收集辊，10-捻度保持转台，11-切向气流孔，12-风筒内腔，13-纺丝尖端，14-螺钉，15-加热圈，16-温度传感器，17-竖直气流入口。
【具体实施方式】
[0015]本发明一种龙卷旋风式制备纳米捻线静电纺丝喷头装置，提出利用风筒5的切向气流孔11和竖直气流导管I的竖直气流入口 17接通空气压缩机6并通入气流在风筒内腔12中親合产生向下移动的龙卷旋风，龙卷旋风带动纤维旋转加捻；进一步地，通过控制竖直气流和切向气流的流速来产生不同类型的龙卷旋风，最终实现对静电纺纳米纤维的不同加捻需求。
[0016]本发明一种龙卷旋风式制备纳米捻线静电纺丝喷头装置，装置示意图如图1所示，它主要包括气流导管1、纺丝料筒2、连接件4、风筒5、空气压缩机6、孔电极板7、高压静电发生器8、捻线收集辊9、捻度保持转台10、切向气流孔11、螺钉14、加热圈15、温度传感器16 ;气流导管1、纺丝料筒2及连接件4由内至外通过螺纹同轴连接，气流导管I上端竖直气流入口 17接空气压缩机，进料口 3位于连接件4的上表面，连接件4与风筒5通过螺钉14连接，切向气流孔11位于风筒5下端并接空气压缩机6 ;孔电极板7位于喷头正下方20cm(10-40cm)、捻线收集辊9和捻度保持转台10位于孔电极板7正下方30cm(10-50cm)，孔电极板7接通高压静电发生器8，纺丝料筒2接地。
[0017]本发明一种龙卷旋风式制备纳米捻线静电纺丝喷头装置，其气流导管I与纺丝料筒2、分流柱筒2与连接件4间为螺纹结构连接，气流导管I外壁和纺丝料筒2内壁形成料腔，纺丝料筒2下部为纺丝尖端13，聚合物熔体经由料腔流至纺丝尖端13。