CN106245120A - 一种静电纺丝制备复合层纳米纤维的出丝装置 - Google Patents

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辛斌杰
靳世鑫
刘岩
陈卓明
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    • D01—NATURAL OR MAN-MADE THREADS OR FIBRES; SPINNING
    • D01D—MECHANICAL METHODS OR APPARATUS IN THE MANUFACTURE OF ARTIFICIAL FILAMENTS, THREADS, FIBRES, BRISTLES OR RIBBONS
    • D01D5/00—Formation of filaments, threads, or the like
    • D01D5/0007—Electro-spinning
    • D01D5/0061—Electro-spinning characterised by the electro-spinning apparatus
    • D01D5/0069—Electro-spinning characterised by the electro-spinning apparatus characterised by the spinning section, e.g. capillary tube, protrusion or pin

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Abstract

本发明涉及复合层纳米纤维的出丝装置，属于纺织领域。一种静电纺丝制备复合层纳米纤维的出丝装置，其特征在于：该出丝装置通过偏心设置的多层子喷头进行静电纺丝，所形成的复合层纳米纤维各层在形成过程中形变大小不一致，最终在形变应力作用下复合层纳米纤维呈现螺旋状。螺旋状的复合层纳米纤维实际长度长于卷曲后的复合层纳米纤维长度，在纤维材料本身的伸缩性能基础上增加了螺旋结构带来的伸缩性，进一步提高复合层纳米纤维的拉伸性能。当多个子喷头相接触于出丝装置外层一个共同点时，该出丝装置所制备的复合层纳米纤维各层都能暴漏在复合层纳米纤维的表层，使得各层不同材料的理化性质共同体现在材料整体性质中。

Description

一种静电纺丝制备复合层纳米纤维的出丝装置
技术领域
本发明涉及纺丝领域，尤其涉及一种静电纺丝制备复合层纳米纤维的出丝装置。
背景技术
静电纺丝制备纳米纤维的方法，主要是利用高压静电场下液体形成“泰勒锥”，然后在静电力的作用下延伸，形成纳米纤维细丝。现有技术中的静电纺丝装置设置有出丝装置和接收器，并在出丝装置和接收器之间的区域设置有高压静电场。电纺液经过出丝装置，在高压电场的作用下向着接收器延伸，液体被拉伸成细丝，在喷头和接收器之间形成纳米纤维(例如CN 104032423A、104831426A)。
但现有技术中出丝装置大部分为单孔结构，形成的静电纺丝纤维不具备复合层结构。后续出现的复合式喷头包括内外两个同轴设置的喷嘴，内外两个喷嘴内部电纺液种类不同，喷出的电纺液在静电拉伸作用下形成具备同轴复合层结构的复合层纳米纤维，这种复合层纳米纤维包括内外两层同轴复合层。这种内外多层同轴复合层结构的纳米纤维虽然各层材质不同，但所制备的纤维纺织材料的吸湿性、耐腐蚀性、耐磨损性、电导性均由外层材料决定。并且同轴复合层拉伸性能决定于复合层中最差的一层，两层或多层复合结构并不能有效提高复合纤维的弹性力学性能。
发明内容
本发明提供一种静电纺丝制备复合层纳米纤维的出丝装置，该装置能通过静电纺丝技术制备螺旋状复合层纳米纤维，通过特殊的出丝装置结构的优化，可使内部多层复合结构均暴露在复合层纳米纤维表层，共同构成静电纺丝纤维表层，使多种材料的性质得以体现。
技术方案
一种静电纺丝制备复合层纳米纤维的出丝装置，其特征在于：出丝装置包括偏心设置的内外多层套装子喷嘴，每个子喷嘴均连接单独供液管。
进一步，所述出丝装置分为内外两层偏心设置的子喷嘴，每个子喷嘴单独设置有相连的供液管。
进一步，所述出丝装置内部每个子喷嘴与最外层子喷嘴共同有一个接触连接点。
进一步，所述出丝装置的内层子喷嘴相对于外层子喷嘴高度可调。
进一步，所述子喷嘴形状为圆形。
进一步，所述子喷嘴为正多边形。
有益效果
本发明提供一种静电纺丝制备复合层纳米纤维的出丝装置，该出丝装置通过偏心放置的多层子喷嘴进行静电纺丝，所形成的复合层纳米纤维内部各层材料在形成纳米纤维过程中形变大小不一致，最终在应力作用下复合层纳米纤维呈现螺旋状。螺旋状的复合层纳米纤维实际长度长于卷曲后的复合层纳米纤维长度，在复合层纳米纤维材料本身的伸缩性能的基础上增加了螺旋结构带来的伸缩性，进一步提高复合层纳米纤维的拉伸性能。当出丝装置中多个子喷嘴与最外层子喷嘴具有一个或多个共同点时，该出丝装置所制备的复合层纳米纤维各层都能暴露在纤维表层，使得各层不同材质的理化性质共同体现在复合层纳米纤维材料的整体性质中。
附图说明
图1为出丝装置示意图；
图2为出丝装置切面图；
其中：1-子喷嘴A，2-子喷嘴B。
具体实施方式
下面结合具体实施例和附图，进一步阐述本发明。
现有技术中出丝装置大部分为单孔喷头，形成的静电纺丝纤维不具备复合结构。后续出现的复合式喷头包括内外两个同轴设置的喷嘴，内外两个喷嘴内部电纺液种类不同，喷出的电纺液在静电拉伸作用下形成具备同轴复合层结构的复合层纳米纤维，这种复合层纳米纤维包括内外两层同轴复合层。这种内外多层同轴复合层纳米纤维虽然各层材质不同，但所制备的复合层纳米纤维的吸湿性、耐腐蚀性、耐磨损性、电导性均由外层材料决定。并且同轴复合层纳米纤维的拉伸性能决定于复合层中拉伸性能最差的一层，两层或多层复合结构并不能有效提高复合纤维的弹性力学性能。
本实施例中提供一种偏心设置的出丝装置，如图1和图2所示。该出丝装置的喷嘴分为内外两层，即圆形的子喷嘴A1和圆形的子喷嘴B2，两层子喷嘴为偏心设置，两喷嘴高度一致。并且子喷嘴A1内切于子喷嘴B2。内层子喷嘴A1与外层子喷嘴B2各自分别连接不同供液管，各个子喷嘴内部的电纺液种类不同。
内层的子喷嘴A1喷出的电纺液不同于外层的子喷嘴B2喷出的电纺液，不同成份电纺液形成的电纺丝层形变大小不一致，由于各层不共轴，在差异性的形变下形成螺旋结构复合层的电纺丝。复合层螺旋状电纺丝各层为螺旋缠绕，在与等长度等直径的同轴复合层纤维相比，其每个复合层展开长度更长，直径更小。螺旋状复合层在高分子分子层伸缩性的基础上增加了螺旋结构伸缩性，进一步提高纤维的拉伸性能。由于两个子喷嘴相切，所形成的复合层纳米纤维内层材料暴露在复合层纳米纤维外层表面，所制备的复合层纳米纤维的吸湿性、耐腐蚀性、耐磨损性、电导性均由内外两层材料共同决定。
上述各实施方式是实现本发明的具体实施例，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，而不偏离本发明的精神和范围。

Claims (6)

1.一种静电纺丝制备复合层纳米纤维的出丝装置，其特征在于：出丝装置包括偏心设置的内外多层套装子喷嘴，每个子喷嘴均连接单独供液管。
2.如权利要求1所述的静电纺丝制备复合层纳米纤维的出丝装置，其特征在于：所述出丝装置分为内外两层偏心设置的子喷嘴，每个子喷嘴单独设置有相连的供液管。
3.如权利要求1所述的静电纺丝制备复合层纳米纤维的出丝装置，其特征在于：所述出丝装置内部每个子喷嘴与最外层子喷嘴共同有一个接触连接点。
4.如权利要求1所述的静电纺丝制备复合层纳米纤维的出丝装置，其特征在于：所述出丝装置的内层子喷嘴相对于外层子喷嘴高度可调。
5.如权利要求1至4任一项所述的静电纺丝制备复合层纳米纤维的出丝装置，其特征在于：所述子喷嘴形状为圆形。
6.如权利要求1至4任一项所述的静电纺丝制备复合层纳米纤维的出丝装置，其特征在于：所述子喷嘴为正多边形。
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