CN104711719A - 旋转收集器制备静电纺纳米纤维纱线装置及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本申请涉及一种旋转收集器制备静电纺纳米纤维纱线装置，具体包括：高压电源(1)的负极与正极分别与负极溶液槽(2)负极纺丝头(3)、正极溶液槽(4)正极纺丝头相连，收集器传动装置(7)、中空收集器(6)、卷绕传动装置(9)、卷绕装置(8)。由负极溶液槽(2)、正极溶液槽(4)分别向负极纺丝头(3)和正极纺丝头(5)提供纺丝液，在高电压的作用下，纺丝液由纤维发生器转化为纳米纤维，并在中空收集器(6)上方形成一个向上的纤维锥，纳米纤维纱线从纤维锥体顶点拉出，由中空收集器(6)的旋转加捻卷绕收集，最终由卷绕装置(8)收集成连续的纳米纤维纱线。纳米纤维纱线具有强的机械强度，可用于生产各种纳米纤维纺织品。

Description

旋转收集器制备静电纺纳米纤维纱线装置及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种静电纺纳米纤维成纱装置和方法，具体涉及一种可连续化制备静电纺纳米纤维纱线并且加捻的装置和方法，属于静电纺丝装置领域。

背景技术

纳米纤维在最近十年已取得巨大的人气。它们可以通过拉伸，模板合成，离心力纺丝，自组装，和相分离和静电纺丝几种技术制备。静电纺丝制备纳米纤维已经引起特别关注，因为其具有多样性，灵活性和易于形成均匀的纤维网。静电纳米纤维具有巨大潜在各种领域包括过滤，生物医学，控制药物释放，催化，传感器，防护服，能量存储和产生，等等。

静电纳米纤维通常收集成纤维无纺布的形式，强度小。近来静电纺纳米纤维被制成加捻的连续纤维束，即纳米纤维纱线，目的是制备三维(3D)纳米纤维结构和改善机械性能。(3D)纳米纤维结构将有可能赋予新功能。在一些情况下，可以通过加捻纳米纤维束或纳米纤维条。或通过直接使用液槽，固体表面和漏斗或管作为收集器连续生产纳米纤维纱线。

最初报道溶液槽收集非加捻的纳米纤维束。在液体表面上沉积的纳米纤维直接卷绕以获得非加捻纤维束。当涡流在液体浴的底部产生，可以获得加捻纳米纤维纱。液体收集有助于去除纤维上所带的电荷。然而，纤维形貌，成分和取向可能受到液体浴的影响，并且只有不溶解在液体中的聚合物可以被处理。它也难以控制纱线均匀度和使用涡流控制捻度。

不使用溶液槽收集器而直接收集电纺纳米纤维成连续加捻纱线具有高度应用前景。最近一些报导使用固体表面收集纳米纤维纱线的方法，以及纳米纤维纱线显示提高强的机械性能。

中国发明专利申请《一种取向静电纺纳米纤维纱线连续制备装置及方法》(申请号201310058070.8，公开号CN103088478A)，公开了一种取向静电纺纳米纤维纱线连续制备装置及方法。

以及其他现有技术，概括为图1情形。纳米纤维纱线连续制备装置的核心部件包括：纺丝头、收集器60、收集器传动装置70、卷绕装置8、卷绕传动装置9。

如图1所示，纺丝头包括：负极纺丝头3和正极纺丝头5。负极纺丝头3和正极纺丝头5分别喷出射流Ⅰ18、射流Ⅱ19。

收集器60和导纱杆21，收集器60为金属圆形靶中心或者圆锥形，金属圆形靶中心和绝缘杆的一端相连，绝缘杆由电机Ⅰ驱动旋转，导纱杆21前部金属尖端对准金属圆形靶中心，导纱杆21和纱筒相互垂直布置，纱筒由电机Ⅱ驱动旋转，金属圆形靶中心、绝缘杆、电机Ⅰ、导纱杆21布置在同一条中心线上。

收集器60和导纱杆21的左右两侧布置有相互对称的负极纺丝头3和正极纺丝头5。负极纺丝头3与高压静电正极接线柱101连接，正极纺丝头5和高压静电负极接线柱102连接。

在静电纺纱线的过程中，纳米纤维被诱导在漏斗收集器的圆周形成锥形纳米纤维束23。随着漏斗的转动，纤维从纤维锥体的顶点拉出，加捻形成纱线，将其绕在一个转辊式卷绕机。这个装置可以控制纤维/纱线直径和捻度。由于纳米纤维的生成和纱线卷绕是在同一区域进行，已经加捻的纱线的质量容易被后来纺出的纳米纤维影响。其结果是形成混合结构或弯曲纳米纤维从而降低了纱线的质量。

发明内容

本发明的目的在于，提供一种旋转收集器制备静电纺纳米纤维纱线装置及其制备方法，以克服现有技术所存在的上述缺点和不足。为了提高纺丝效率，最近无针静电纺丝纳米纤维生产技术开始出现。它的产量是针纺设备效率的几十倍到上百倍，其纺丝质量也有很大的提高。尽管如此，其生产效率和目前生产微米纤维的熔喷技术相比还有一定的差距，还有进一步提高效率降低成本的空间。因此本发明为了解决上述问题，使生产过程更加高效、环保和安全。

本发明所需要解决的技术问题，可以通过以下技术方案来实现：

作为本发明的第一方面，旋转收集器制备静电纺纳米纤维纱线装置，其特征在于，包括：高压电源、负极溶液槽、负极纺丝头、正极溶液槽、正极纺丝头、中空收集器、中空收集器传动装置、卷绕装置；

所述高压电源的负正两级分别连接到负极纺丝头和正极纺丝头，所述负极纺丝头3在中空收集器6的上方收集区域，正极纺丝头5在中空收集器6的下方纺丝区域；

所述负极溶液槽和正极溶液槽分别向负极纺丝头和正极纺丝头供液；

所述收集器传动装置和中空收集器连接，并设置在正极溶液槽、正极纺丝头的上方。

所述卷绕装置与卷绕传动装置连接，并设置在和中空收集器上方。

其中，所述负极纺丝头和正极纺丝头设置为圆形结构，由圆盘和圆盘中间的杆子连接组成，杆子带动圆盘转动；圆盘的直径在5毫米～300毫米，圆盘的边缘厚度在0.2毫米～20毫米。

其中，所述负极纺丝头和正极纺丝头设置为弹簧结构，由金属丝绕成的弹簧和中间的杆子连接组成，所述杆子带动弹簧转动；所述弹簧的金属丝直径为0.2毫米～20毫米，所述弹簧的直径为20毫米到200毫米，所述弹簧金属丝之间的间距为10毫米～200毫米。

其中，所述负极纺丝头和正极纺丝头设置为螺杆结构，所述螺杆结构由螺旋叶片和中间的杆子连接组成，所述杆子带动螺旋叶片转动；所述螺旋叶片的边缘直径为0.2毫米～20毫米，所述螺旋叶片的直径为20毫米～200毫米，所述螺旋叶片之间的间距为10毫米～200毫米。

其中，所述负极纺丝头和正极纺丝头设置为中空针状结构，所述中空针状结构由中空针头和液体推进器组成，所述中空针头内的直径在0.05毫米～30毫米。

其中，所述负极纺丝头和正极纺丝头加载高电压，具有发射溶液功能。

其中，所述负极溶液槽和正极溶液槽用于存储溶液和向负极纺丝头和正极纺丝头供液，为开放式或封闭式槽体结构。

其中，所述中空收集器，是由一个中间是空的圆形环组成，由中空收集器传动装置驱动旋转；中空收集器将整个工作区间分为下方的纺丝区域和上方的收集区域。

其中，所述圆形收集器宽度为1毫米～200毫米，外径在30毫米～300毫米，内经在28毫米～290毫米；圆形收集器水平安装在纺丝区域和收集区域中间。

进一步，所述圆形收集器由收集器传动装置驱动旋转，旋转速度为每分钟400转～2000转。

更进一步，所述收集器传动装置由动力装置与皮带、链条、齿轮等传动机构组成并与圆形收集器连接。

其中，所述卷绕装置为一转辊，转辊上设置有便于整齐收集纱线的导纱槽；卷绕装置位于中空收集器的上方正中，距离中空收集器中心的直线距离为5毫米～800毫米。

进一步，所述卷绕传动装置由动力装置与皮带、链条、齿轮等传动机构组成并与卷绕装置连接。

其中，所述负极溶液槽和负极纺丝头设置在中空收集器上方收集区域，与正极溶液槽正极纺丝头同为一侧，它们与中空收集器呈对称布置；

所述负极纺丝头在中空收集器的上方收集区域，距离中空收集器的直线距离在30毫米～200毫米；正极纺丝头在中空收集器的下方纺丝区域，距离中空收集器的直线距离在50毫米～300毫米。

其中，所述负极纺丝头在中空收集器的上方的收集区域，所述负极纺丝头是中空针状结构，距离中空收集器的直线距离在30毫米～200毫米；所述正极纺丝头在中空收集器的下方纺丝区域，所述正极纺丝头为圆盘结构，距离中空收集器的直线距离在50毫米～300毫米。

其中，所述收集区域的负极溶液槽提供液体或气体，通过所述负级纺丝头制造带负电的滴液或负离子气体。

作为本发明的第二方面，一种旋转收集器制备静电纺纳米纤维纱线装置的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)、通过负极溶液槽和正极溶液槽分别向负极纺丝头和正极纺丝头供液；

(2)、将负极溶液槽、负极纺丝头、正极溶液槽、正极纺丝头分别与高压电源负极和正极相连，引入高压静电；

(3)、中空收集器传动装置驱动中空收集器旋转；

(4)、从正负极纺丝头分别喷出的溶液射流形成纤维，在中空收集器上形成一个向上的纤维锥；

(5)、纤维锥依靠中空收集器旋转实现加捻；

(6)、卷绕传动装置带动卷绕装置转动；

(7)、经过加捻的纳米纤维束被卷绕装置收集。

作为本发明的第三方面，一种旋转收集器制备静电纺纳米纤维纱线装置的制备静电纺纳米纤维纱线的工艺方法，其特征在于，包括以下步骤：

a、将聚偏氟乙烯-六氟丙烯(PVDF-HFP)溶解到二甲基甲酰胺(DMF)和丙酮的混合溶剂，来制备PVDF-HFP溶液；二甲基甲酰胺(DMF)和丙酮的混合溶剂的配比为1:1体积/体积；

b、将PVDF-HFP溶液分别注入正极溶液槽和负极溶液槽，正极纺丝头和负极纺丝头分别连接到一个高压电源的正负两极；

c、正极溶液槽和负极溶液槽分别向正极纺丝头和负极纺丝头供液，转动中空收集器，打开高压电源；

d、新纺纳米纤维沉积到中空收集器环上，形成一个平坦的纤维网；

使用一个塑料杆拉伸纤维网，形成一个倒置的锥形纤维网。锥体纤维网的顶点连续拉伸，形成纳米纤维纱线；

e、生成的纳米纤维纱线被转辊式卷绕装置卷绕。

其中，步骤b中所述高压电源的正负两极电压为0～100千伏；

所述正极纺丝头采用中空针状结构，所述负极纺丝头采用中空针状结构。

本发明的有益效果：

与现有技术的静电纺丝纱线设备的不同点

一、收集器

相同点：都是由传动装置驱动在水平方向旋转

不同点：以前是圆椎型，下面是喇叭口顶部是封闭的；现在是一个圆环中间是空的。

二、收集方式

相同点：两个纺丝头都是从收集器下方左右对称分别向收集器喷丝

不同点：

1、以前两个纺丝头是从收集器下方水平位置向收集器喷丝，现在是负极纺丝头距离收集器近一些，正极纺丝头距离收集器远一些；

2、以前喷出的纳米纤维是在圆椎型收集器的下方形成纤维网、加捻、成纱线并由下方的卷绕装置收集，现在喷出的纳米纤维是在中空收集器的上方形成纤维网、加捻、成纱线并由上方的卷绕装置收集。

三、纺丝头的设置位置

不同点：

以前两个纺丝头都是在收集器的下方。

现在一个可以是在收集器下方，一个可以在收集器上方，两个纺丝头既可以同时在收集器的左侧也可以在同时在收集器的右侧。

四、纺丝头形式

不同点：

以前两个纺丝头都是中空针状形式。

现在两个纺丝头既可以都是中空针状形式，也可以都是弹簧、螺杆、圆盘等形式，同时以上形式可以在两个纺丝头中搭配使用。

本发明的装置包括两个静电纺丝头分别连接直流高压电源的正极和负极，由收集器传动装置驱动中空收集器旋转，纱线卷绕装置在中空收集器的上方，中空收集器将纺丝区域和收集器区域分隔成两个不同的区域。在纳米纤维纱线的制备过程中，从纺丝头喷出的溶液射流形成纤维，在中空收集器上方形成一个向上的纤维锥，纱线从纤维锥体顶点拉出，均匀加捻是通过圆环的旋转实现的。纳米纤维纱线最终使用转辊式卷绕机收集。

该种纳米纤维纱线不仅扩大了原有静电纺丝纳米纤维的应用领域，而且有它的机械强度增加和使用无针纺技术可以满足工业化大生产的需求，为整个产业的发展带来不可估量的经济效益。

附图说明

图1为现有技术的结构示意图。

图2为本发明的结构示意图。

图3为本发明的结构示意图。

图4为本发明的结构示意图。

图5A为本发明的中空收集器6局部结构示意图。

图5B为本发明的中空收集器6局部结构示意图。

图6A为本发明的中空收集器传动装置7俯视图。

图6B为本发明的中空收集器传动装置7主视图。

图7A为本发明的中空收集器传动装置7俯视图。

图7B为本发明的中空收集器传动装置7主视图。

图8A为本发明的中空收集器传动装置7俯视图。

图8B为本发明的中空收集器传动装置7部主视图。

图9为本发明的卷绕传动装置俯视图。

图10为本发明的卷绕传动装置俯视图。

图11为本发明的卷绕传动装置俯视图。

图12A为本发明的纺丝头局部放大图。

图12B为本发明的纺丝头局部放大图。

图12C为本发明的纺丝头局部放大图。

图12D为本发明的纺丝头局部放大图。

图13A为本发明的高压电源的原理图。

图13B为本发明的高压电源的原理图。

图13C为本发明的高压电源的原理图。

附图标记：

高压电源1、高压静电正极接线柱101、高压静电负极接线柱102，负极溶液槽2、负极纺丝头3、正极溶液槽4、正极纺丝头5、收集器60、中空收集器6、收集器传动装置70、中空收集器传动装置7、卷绕装置8、卷绕传动装置9、圆盘10、弹簧结构11、螺杆结构12、中空针型结构13、正压电源15、负压电源16、正压及负压电源17、射流Ⅰ18、射流Ⅱ19、射流Ⅲ20、导纱杆21、导纱环22、锥形纳米纤维束23。

中空收集器传动装置电机71、皮带轮72、皮带73、链轮74、链条75、主动齿轮76、从动齿轮77。

卷绕传动装置电机91、主动皮带轮92、皮带93、从动皮带轮94、主动链轮95、链带96、从动链轮97。

收集区域100、纺丝区域200。

具体实施方式

以下结合具体实施例，对本发明作进步说明。应理解，以下实施例仅用于说明本发明而非用于限定本发明的范围。

实施例1

如图2-4所示，旋转收集器制备静电纺纳米纤维纱线装置，包括：高压电源1、负极溶液槽2、负极纺丝头3、正极溶液槽4、正极纺丝头5、中空收集器6、中空收集器传动装置7、卷绕装置8。

高压电源1的负正两级分别连接到负极纺丝头3和正极纺丝头5；负极溶液槽2和正极溶液槽4分别向负极纺丝头3和正极纺丝头5供液。

如图2-4所示，收集器传动装置7和中空收集器6连接，并设置在正极溶液槽4、正极纺丝头5的上方。

如图2-4所示，卷绕装置8与卷绕传动装置9连接，并设置在和中空收集器6上方。

如图12A所示，负极纺丝头3和正极纺丝头5设置为圆形结构，由圆盘10和圆盘10中间的杆子连接组成，杆子带动圆盘10转动；圆盘10的直径在5毫米～300毫米，圆盘10的边缘厚度在0.2毫米～20毫米。圆盘10可以采用金属材料，也可以采用非金属材料制成。

如图12B所示，负极纺丝头3和正极纺丝头5设置为弹簧11结构，由金属丝绕成的弹簧11和中间的杆子连接组成，杆子带动弹簧11转动；弹簧11的金属丝直径为0.2毫米～20毫米，弹簧11的直径为20毫米到200毫米，弹簧11金属丝之间的间距为10毫米～200毫米。

如图12C所示，负极纺丝头3和正极纺丝头5设置为螺杆12结构，螺杆12结构由螺旋叶片和中间的杆子连接组成，杆子带动螺旋叶片转动；螺旋叶片的边缘直径为0.2毫米～20毫米，螺旋叶片的直径为20毫米～200毫米，螺旋叶片之间的间距为10毫米～200毫米。

如图12D所示，负极纺丝头3和正极纺丝头5设置为中空针13状结构，中空针13状结构由中空针头和液体推进器组成，中空针13头内的直径在0.05毫米～30毫米。

负极溶液槽2和正极溶液槽4用于存储溶液和向负极纺丝头3和正极纺丝头5供液，为开放式或封闭式槽体结构。负极纺丝头3和正极纺丝头5加载高电压，具有发射溶液功能。

高压电源15如图13A所示，一路输出为正电压，一路输出为0伏；高压电源16如图13B所示，一路输出为正电压，一路输出为负电压；高压电源17如图13C所示，为两台电源，一台输出为正电压，一台输出为负电压。

如图5A和图5B所示，中空收集器6，是由一个中间是空的圆形环组成，由中空收集器传动装置7驱动旋转；中空收集器6将整个工作区间分为下方的纺丝区域200和上方的收集区域100。

在其他实施例中，中空收集器6可以设置为截面为椭圆形、方形等形状。

圆形收集器6宽度为1毫米～200毫米，外径在30毫米～300毫米，内经在28毫米～290毫米；圆形收集器6水平安装在纺丝区域和收集区域中间。

圆形收集器6由收集器传动装置7驱动旋转，旋转速度为每分钟400转～2000转。

收集器传动装置7由动力装置与皮带、链条、齿轮等传动机构组成并与圆形收集器6连接。并且可以有各种变化。

图6A为本发明的中空收集器传动装置7俯视图。图6B为本发明的中空收集器传动装置7主视图。一种实施例中，中空收集器传动装置7的皮带传动方式，如图6A和图6B所示，由中空收集器传动装置电机71、皮带轮72、皮带73组成。

图7A为本发明的中空收集器传动装置7俯视图。图7B为本发明的中空收集器传动装置7主视图。一种实施例中，中空收集器传动装置7的链传动方式，如图7A和图7B所示，由中空收集器传动装置电机71、链轮74、链条75组成。

图8A为本发明的中空收集器传动装置7俯视图。图8B为本发明的中空收集器传动装置7部主视图。一种实施例中，齿轮传动如图8A和图8B所示，由中空收集器传动装置电机71、主动齿轮76、从动齿轮77组成。

图9为本发明的卷绕传动装置俯视图。一种实施例中，卷绕传动装置9的皮带传动方式，如图9所示，由卷绕传动装置电机91、主动皮带轮92、皮带93和从动皮带轮94组成。

图10为本发明的卷绕传动装置俯视图。一种实施例中，卷绕传动装置9的链传动方式，如图10所示，由卷绕传动装置电机91、主动链轮95、链带96和从动链轮97组成。

图11为本发明的卷绕传动装置俯视图。一种实施例中，卷绕传动装置9的齿轮传动方式，如图11所示，由卷绕传动装置电机91、主动链轮95、从动链轮97组成。省略了没有链带96。

卷绕装置8为一转辊，转辊上设置有便于整齐收集纱线的导纱槽；卷绕装置位于中空收集器6的上方正中，距离中空收集器6中心的直线距离为5毫米～800毫米。

卷绕传动装置9由动力机构与皮带、链条、齿轮传动机构组成并与卷绕装置8连接。

负极溶液槽2和负极纺丝头3设置在中空收集器6上方收集区域，与正极溶液槽4正极纺丝头同为一侧，它们与中空收集器6呈对称布置；

负极纺丝头3在中空收集器6上方的收集区域，距离中空收集器6的直线距离在30毫米～200毫米；正极纺丝头5在中空收集器6的下方纺丝区域，距离中空收集器6的直线距离在50毫米～300毫米。

1个针式纺丝头可以替换成无针纺如圆盘，或者2个针式纺丝头都替换成无针纺如下图。无针纺丝头各自带一个小的溶液槽。

其中一个针式负极纺丝头3移到中空收集器6的上方。针式纺丝头正极替换成无针纺，负极移到中空收集器6的上方。上面的负极纺丝头3可以不纺丝，可以喷带负电的物质例如，液滴，负离子。它的主要功能是中和正极纺丝头5产生的纤维上所带的正电荷，保证纤维的连续收集。

负极纺丝头3在中空收集器6的上方的收集区域，负极纺丝头3是中空针13状结构，距离中空收集器6的直线距离在30毫米～200毫米；正极纺丝头5在中空收集器6的下方纺丝区域，正极纺丝头为圆盘10结构，距离中空收集器6的直线距离在50毫米～300毫米。

向收集区域的负极溶液槽2提供液体或气体，通过负级纺丝头3制造带负电的滴液或负离子气体。

一种旋转收集器制备静电纺纳米纤维纱线装置的制备方法，包括以下步骤：

1、通过负极溶液槽2和正极溶液槽4分别向负极纺丝头3和正极纺丝头5供液；

2、将负极溶液槽2、负极纺丝头3、正极溶液槽4、正极纺丝头5分别和高压电源1负极和正极相连，引入高压静电；

3、中空收集器传动装置7驱动中空收集器6旋转；

4、从正极纺丝头5和负极纺丝头3分别喷出的溶液射流形成纤维，在中空收集器6上形成一个向上的纤维锥；

5、纤维锥依靠中空收集器6旋转实现加捻；

6、卷绕传动装置9带动卷绕装置8转动；

7、经过加捻的纳米纤维束被卷绕装置8收集。

一种旋转收集器制备静电纺纳米纤维纱线装置的制备静电纺纳米纤维纱线的工艺方法，包括以下步骤：

a、将聚偏氟乙烯-六氟丙烯PVDF-HFP溶解到二甲基甲酰胺DMF和丙酮的混合溶剂的配比为1:1体积/体积来制备PVDF-HFP溶液；

b、将PVDF-HFP溶液分别注入正极溶液槽4和负极溶液槽2，正极纺丝头5和负极纺丝头3分别连接到一个高压电源1的正负两极；

c、正极溶液槽4和负极溶液槽2分别向正极纺丝头5和负极纺丝头3供液，转动中空收集器6，打开高压电源1；

d、新纺纳米纤维沉积到中空收集器6环内部，形成一个平坦的纤维网；

使用一个塑料杆拉伸纤维网，形成一个倒置的锥形纤维网。锥体纤维网的顶点连续拉伸，形成纳米纤维纱线；

e、生成的纳米纤维纱线被转辊式卷绕装置8卷绕。

步骤b中高压电源1的正负两极电压为0～100千伏；

正极纺丝头5采用中空针13状结构，负极纺丝头3采用中空针13状结构。

本发明的特点：

1.静电纺丝原理制备纳米纤维。

2.纳米纤维由中空收集器6收集，并在卷绕装置8作用下转换成纱线。

3.纱线捻度可调。

4.纺丝头包括至少一个正极纺丝头5和一个负极纺丝头3；

5.正极纺丝头5和负极纺丝头3分别处于中空收集器6的两侧；

6.所有纺丝头可以由同一个高压电源1驱动，也可以由各自的高压电源1单独驱动；

7.纳米纤维从中空收集器6两侧的负极纺丝头3和正极纺丝头5沉积到中空收集器6内部，并在与卷绕装置8一侧行成锥形体；

8.负极纺丝头3和正极纺丝头5可以纺相同的纤维，也可以纺不同的纤维材料；

9.当使用两种以上的纤维材料时如材料A和材料B，当材料A由于卷绕装置8一侧的负极纺丝头3和正极纺丝头5制备纤维，材料B由和卷绕装置8处于相反一侧的负极纺丝头3和正极纺丝头5制备纤维，生成的纱线具有包芯结构。而且纤维A总是处在纱线外层，纤维B总是处在纱线内芯；

10.纤维的细度可以根据聚合物的浓度调节。

以上对本发明的具体实施方式进行了说明，但本发明并不以此为限，只要不脱离本发明的宗旨，本发明还可以有各种变化。

Claims (19)

1.旋转收集器制备静电纺纳米纤维纱线装置，其特征在于，包括：高压电源(1)、负极溶液槽(2)、负极纺丝头(3)、正极溶液槽(4)、正极纺丝头(5)、中空收集器(6)、中空收集器传动装置(7)、卷绕装置(8)；

所述高压电源(1)的负正两级分别连接到负极纺丝头(3)和正极纺丝头(5)，所述负极纺丝头(3)在中空收集器(6)的上方收集区域，正极纺丝头(5)在中空收集器(6)的下方纺丝区域；

所述负极溶液槽(2)和正极溶液槽(4)分别向负极纺丝头(3)和正极纺丝头(5)供液；

所述收集器传动装置(7)和中空收集器(6)连接，并设置在正极溶液槽(4)、正极纺丝头(5)的上方；

所述卷绕装置(8)与卷绕传动装置(9)连接，并设置在和中空收集器(6)上方。

2.根据权利要求1所述的旋转收集器制备静电纺纳米纤维纱线装置，其特征在于：所述负极纺丝头(3)和正极纺丝头(5)设置为圆形结构，由圆盘(10)和圆盘(10)中间的杆子连接组成，杆子带动圆盘(10)转动；圆盘(10)的直径在5毫米～300毫米，圆盘(10)的边缘厚度在0.2毫米～20毫米。

3.根据权利要求1所述的旋转收集器制备静电纺纳米纤维纱线装置，其特征在于：所述负极纺丝头(3)和正极纺丝头(5)设置为弹簧(11)结构，由金属丝绕成的弹簧(11)和中间的杆子连接组成，所述杆子带动弹簧(11)转动；所述弹簧(11)的金属丝直径为0.2毫米～20毫米，所述弹簧(11)的直径为20毫米到200毫米，所述弹簧(11)金属丝之间的间距为10毫米～200毫米。

4.根据权利要求1所述的旋转收集器制备静电纺纳米纤维纱线装置，其特征在于：所述负极纺丝头(3)和正极纺丝头(5)设置为螺杆(12)结构，所述螺杆(12)结构由螺旋叶片和中间的杆子连接组成，所述杆子带动螺旋叶片转动；所述螺旋叶片的边缘直径为0.2毫米～20毫米，所述螺旋叶片的直径为20毫米～200毫米，所述螺旋叶片之间的间距为10毫米～200毫米。

5.根据权利要求1所述的旋转收集器制备静电纺纳米纤维纱线装置，其特征在于：所述负极纺丝头(3)和正极纺丝头(5)设置为中空针(13)状结构，所述中空针(13)状结构由中空针头和液体推进器组成，所述中空针(13)头内的直径在0.05毫米～30毫米。

6.根据权利要求1所述的旋转收集器制备静电纺纳米纤维纱线装置，其特征在于：所述负极纺丝头(3)和正极纺丝头(5)加载高电压，具有发射溶液功能。

7.根据权利要求1所述的旋转收集器制备静电纺纳米纤维纱线装置，其特征在于：所述负极溶液槽(2)和正极溶液槽(4)用于存储溶液并向负极纺丝头(3)和正极纺丝头(5)供液，为开放式或封闭式槽体结构。

8.根据权利要求1所述的旋转收集器制备静电纺纳米纤维纱线装置，其特征在于：所述中空收集器(6)，是由一个中间是空的圆形环组成，由中空收集器传动装置(7)驱动旋转；中空收集器(6)将整个工作区间分为下方的纺丝区域(200)和上方的收集区域(100)。

9.根据权利要求8所述的旋转收集器制备静电纺纳米纤维纱线装置，其特征在于：所述圆形收集器(6)宽度为1毫米～200毫米，外径在30毫米～300毫米，内经在28毫米～290毫米；圆形收集器(6)水平安装在纺丝区域和收集区域中间。

10.根据权利要求8所述的旋转收集器制备静电纺纳米纤维纱线装置，其特征在于：所述圆形收集器(6)由收集器传动装置(7)驱动旋转，旋转速度为每分钟400转～2000转。

11.根据权利要求10所述的旋转收集器制备静电纺纳米纤维纱线装置，其特征在于：所述收集器传动装置(7)由动力装置与皮带、链条、齿轮等传动机构组成并与圆形收集器(6)连接。

12.根据权利要求1所述的旋转收集器制备静电纺纳米纤维纱线装置，其特征在于：所述卷绕装置(8)为一转辊，转辊上设置有便于整齐收集纱线的导纱槽；卷绕装置位于中空收集器(6)的上方正中，距离中空收集器(6)中心的直线距离为5毫米～800毫米。

13.根据权利要求12所述的旋转收集器制备静电纺纳米纤维纱线装置，其特征在于：所述卷绕传动装置(9)由动力装置与皮带、链条、齿轮等传动机构组成并与卷绕装置(8)连接。

14.根据权利要求1所述的转环型静电纺纳米纤维纱线制备装置，其特征在于：所述负极溶液槽(2)和负极纺丝头(3)设置在中空收集器(6)上方收集区域，与正极溶液槽(4)正极纺丝头同为一侧，它们与圆环收集器(6)呈对称布置；

所述负极纺丝头(3)在中空收集器(6)上方的收集区域，距离中空收集器(6)的直线距离在30毫米～200毫米；正极纺丝头(5)在中空收集器(6)下方的纺丝区域，距离中空收集器(6)的直线距离在50毫米～300毫米。

15.根据权利要求5所述的旋转收集器制备静电纺纳米纤维纱线装置，其特征在于：所述负极纺丝头(3)在中空收集器(6)上方的收集区域，所述负极纺丝头(3)是中空针(13)状结构，距离中空收集器(6)的直线距离在30毫米～200毫米；所述正极纺丝头(5)在中空收集器(6)下方的纺丝区域，所述正极纺丝头为圆盘(10)结构，距离中空收集器(6)的直线距离在50毫米～300毫米。

16.根据权利要求1、14、15任一项所述的旋转收集器制备静电纺纳米纤维纱线装置，其特征在于：所述向收集区域的所述负极溶液槽(2)提供液体或气体，通过所述负级纺丝头(3)制造带负电的滴液或负离子气体。

17.一种根据权利要求1所述的旋转收集器制备静电纺纳米纤维纱线装置的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)、通过负极溶液槽(2)和正极溶液槽(4)分别向负极纺丝头(3)和正极纺丝头(5)供液；

(2)、将负极溶液槽(2)、负极纺丝头(3)、正极溶液槽(4)、正极纺丝头(5)分别与高压电源(1)负极和正极相连，引入高压静电；

(3)、中空收集器传动装置(7)驱动中空收集器(6)旋转；

(4)、从负极纺丝头(3)和正极纺丝头(5)分别喷出的溶液射流形成纤维，在中空收集器(6)上形成一个向上的纤维锥；

(5)、纤维锥依靠中空收集器(6)旋转实现加捻；

(6)、卷绕传动装置(9)带动卷绕装置(8)转动；

(7)、经过加捻的纳米纤维束被卷绕装置(8)收集。

18.一种根据权利要求1所述的旋转收集器制备静电纺纳米纤维纱线装置的制备静电纺纳米纤维纱线的工艺方法，其特征在于，包括以下步骤：

a、将聚偏氟乙烯-六氟丙烯(PVDF-HFP)溶解到二甲基甲酰胺(DMF)和丙酮的混合溶剂，来制备PVDF-HFP溶液；二甲基甲酰胺(DMF)和丙酮的混合溶剂的配比为1:1体积/体积；

b、将PVDF-HFP溶液分别注入正极溶液槽(4)和负极溶液槽(2)，正极纺丝头(5)和负极纺丝头(3)分别连接到一个高压电源(1)的正负两极；

c、正极溶液槽(4)和负极溶液槽(2)分别向正极纺丝头(5)和负极纺丝头(3)供液，转动中空收集器(6)，打开高压电源(1)；

d、新纺纳米纤维沉积到中空收集器(6)环上，形成一个平坦的纤维网；

使用一个塑料杆拉伸纤维网，形成一个倒置的锥形纤维网。锥体纤维网的顶点连续拉伸，形成纳米纤维纱线；

e、生成的纳米纤维纱线被转辊式卷绕装置(8)卷绕。

19.根据权利要求18所述的方法，其特征在于：其中，步骤b中所述高压电源(1)的正负两极高电压为0～100千伏；

所述正极纺丝头(5)采用中空针(13)状结构，所述负极纺丝头(3)采用中空针(13)状结构。