CN109610068A - 一种静电纺丝纳米纤维包芯纱再包长丝成纱装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种静电纺丝纳米纤维包芯纱再包长丝成纱装置及方法，所述装置包括高压电源，金属圆环、金属圆盘、第一驱动电机、绝缘传动杆、纺丝注射装置、芯纱退绕筒子、第一导纱机构、第二导纱机构、空心锭缠丝机及卷绕机；所述高压电源用于在针管的尖端、金属圆盘及金属圆环之间产生电场，使纺丝液形成纳米纤维；所述第一驱动电机用于带动金属圆盘转动，使纳米纤维加捻包覆在芯纱上，形成纳米纤维包芯纱；所述空心锭缠丝机用于对送入的纳米纤维包芯纱进行缠丝形成包缠纱后通过第二导纱机构送入卷绕机。纳米纤维有序地排列在芯纱上形成纳米纤维包芯纱，通过在纳米纤维包芯纱进行缠裹外包纱形成包缠纱，解决纳米纤维耐磨性差的问题。

Description

一种静电纺丝纳米纤维包芯纱再包长丝成纱装置及方法

技术领域

本发明涉及静电纺丝技术领域，特别涉及一种静电纺丝纳米纤维包芯纱再包长丝成纱装置方法。

背景技术

纤维以及纱线是几千年来传统纺织行业中的主要材料，以现有的纺织加工技术，只能加工直径最低为几微米的纤维。静电纺丝技术可以制备直径范围从几纳米到几微米的纤维。但是直径越细，细到纳米级时，纤维断裂强力及耐磨性能相对比较差，难以使用传统纺织加工技术进行加工。根据应用在纺织服装、微电子器件和复合材料等领域的具体需求，如果拓宽纳米级纤维的应用就需要形成定向排列的纳米纤维束及其加捻后的纱线。为了解决纳米级纤维在传统纺织领域中的应用问题，可以将纳米纤维制备成纱线，或可以将纳米纤维包覆在传统纱线上，但现有将纳米纤维包覆在传统纱线上的方法制备得到的纳米纤维包覆结构纱线的纳米纤维处于无序排列，且纳米纤维耐磨性较差。

发明内容

为此，需要提供一种静电纺丝纳米纤维包芯纱再包长丝成纱装置及方法，解决现有传统纳米纤维包覆结构纱线的纳米纤维处于无序排列及耐磨性较差的问题。

为实现上述目的，发明人提供了一种静电纺丝纳米纤维包芯纱再包长丝成纱装置，包括高压电源，金属圆环、金属圆盘、第一驱动电机、绝缘传动杆、纺丝注射装置、芯纱退绕筒子、第一导纱机构、第二导纱机构、空心锭缠丝机及卷绕机；

所述金属圆盘的一面通过绝缘传动杆与第一驱动电机传动连接，所述金属圆盘的中心设有通孔，所述金属圆盘接地；

所述金属圆环设置在金属圆盘的另一面，所述金属圆环的中心与金属圆盘的中心在同一竖直线上，所述金属圆环接地；

所述纺丝注射装置包括注射泵、输液管及针管，所述针管通过输液管连接于注射泵传动连接，所述针管倾斜设置在金属圆盘的另一面，所述针管的尖端对着金属圆盘，所述纺丝注射装置用于通过针管向金属圆盘喷射纺丝液；

所述高压电源的负极接地，所述高压电源的正极设置于针管的尖端，所述高压电源用于在针管的尖端、金属圆盘及金属圆环之间产生电场，使纺丝液形成纳米纤维；

所述芯纱退绕筒子用于当芯纱受到牵伸时，对芯纱进行退绕，并通过第一导纱机构将芯纱穿过金属圆盘的通孔及金属圆环的中心进入空心锭缠丝机的进线口

所述第一驱动电机用于带动金属圆盘转动，使纳米纤维加捻包覆在芯纱上，形成纳米纤维包芯纱；

所述空心锭缠丝机用于对送入的纳米纤维包芯纱进行缠丝形成包缠纱后通过第二导纱机构送入卷绕机。

进一步优化，所述空心锭缠丝机包括空心锭子、包线管及第二驱动电机，所述第二驱动电机与空心锭子传动连接，所述包线管设置在空心锭子上，所述空心锭子用于当被第二驱动电机带动进而转动时，将包线管上的外包纱缠裹在纳米纤维包芯纱上。

进一步优化，所述第二驱动电机的转速为360r/min。

进一步优化，所述空心锭缠丝机还包括摩擦张力补偿器，所述张力补偿器用于提供包线管上的外包纱退绕的张力。

进一步优化，所述卷绕机包括第三驱动电机、槽筒、花式纱管及纱管架；所述第三驱动电机与槽筒传动连接，所述花式纱管通过纱管架与槽筒接触。

进一步优化，所述槽筒上设有纱线沟槽。

进一步优化，所述卷绕机还包括弹簧，所述弹簧用于给纱管架提供拉力使花式纱管紧贴在槽筒上。

进一步优化，所述第三驱动电机的转速为48r/min。

进一步优化，所述第一导纱机构包括第一张力器及第一导纱器，所述第二导纱机构包括第二张力器及第二导纱器。

发明人还提供了另一个技术方案：一种静电纺丝纳米纤维包芯纱再包长丝成纱方法，包括以下步骤：

高压电源使金属圆盘、金属圆环与针管的尖端之间形成电场；

芯纱退绕筒子上芯纱通过第一导纱机构从金属圆盘的通孔送入金属圆盘与金属圆环之间；

注射泵将纺丝液通过输液管输送至针管，向金属圆盘喷洒纺丝液在金属圆盘与圆环之间形成取向纳米纤维；

第一驱动电机通过带动金属圆盘转动将取向纳米纤维加捻在芯纱上形成纳米纤维包芯纱；

将纳米纤维包芯纱送入空心锭缠丝机；

空心锭缠丝机对纳米纤维包芯纱进行缠裹外包纱形成包缠纱；

卷绕机对包缠纱进行卷绕。

区别于现有技术，上述技术方案通过注射泵将纺丝液由输液管输送到针管，针管倾斜设置在金属圆盘的另一面，针管的尖端对着金属圆盘，纺丝液从针管的尖端喷向金属圆盘，由于在高压电源产生的电场的作用下，纺丝液形成纳米纤维，并在金属圆盘和金属圆环之间形成取向纳米纤维，而且芯纱退绕筒子将芯纱从金属圆盘的通孔送入，并穿过金属圆环进入卷绕机中，驱动电机通过绝缘传动杆带动金属圆盘旋转，使取向纳米纤维以一定的角度加捻包覆在芯纱上，纳米纤维有序地排列在芯纱上形成纳米纤维包芯纱，通过空心锭缠丝机对纳米纤维包芯纱进行缠裹外包纱形成包缠纱，然后通过卷绕机对包缠纱进行卷绕，通过在纳米纤维包芯纱进行缠裹外包纱形成包缠纱，解决纳米纤维耐磨性差的问题。

附图说明

图1为具体实施方式所述静电纺丝纳米纤维包芯纱再包长丝成纱装置的一种结构示意图；

图2为具体实施方式所述空心锭缠丝机包缠纱机理的一种结构示意图；

图3为具体实施方式所述外包纱包缠的捻回角的一种示意图；

图4a为具体实施方式所述第二驱动电机的转速为240r/min时，制备得到的包缠纱的一种扫描电镜图；

图4b为具体实施方式所述第二驱动电机的转速为300r/min时，制备得到的包缠纱的一种扫描电镜图；

图4c为具体实施方式所述第二驱动电机的转速为360r/min时，制备得到的包缠纱的一种扫描电镜图；

图5a为具体实施方式所述纳米纤维包芯纱进行再包长丝的时间为4min、时，制备得到包缠纱而解开外包纱的一种扫描电镜图；

图5b为具体实施方式所述纳米纤维包芯纱进行再包长丝的时间为8min、时，制备得到包缠纱而解开外包纱的一种扫描电镜图；

图5c为具体实施方式所述纳米纤维包芯纱进行再包长丝的时间为12min、时，制备得到包缠纱而解开外包纱的一种扫描电镜图；

图6为具体实施方式所述静电纺丝纳米纤维包芯纱再包长丝成纱方法的一种流程示意图。

附图标记说明：

110、高压电源，

121、金属圆盘，

122、第一驱动电机，

130、金属圆环，

141、针管，

142、输液管，

143、注射泵，

150、芯纱退绕筒子，

151、纳米纤维包芯纱，

161、第一张力器，

162、第一导纱器，

171、空心锭子，

172、第二驱动电机，

173、包线管，

174.外包纱，

175、摩擦张力补偿器，

181、第二张力器，

182、第二导纱器，

191、槽筒，

192、花式纱管，

193、第三驱动电机，

194、纱管架。

195、弹簧。

具体实施方式

为详细说明技术方案的技术内容、构造特征、所实现目的及效果，以下结合具体实施例并配合附图详予说明。

请参阅图1，本实施例所述静电纺丝纳米纤维包芯纱再包长丝成纱装置，包括高压电源110，金属圆环130、金属圆盘121、第一驱动电机122、绝缘传动杆、纺丝注射装置、芯纱退绕筒子150、第一导纱机构、第二导纱机构、空心锭缠丝机及卷绕机；

所述金属圆盘121的一面通过绝缘传动杆与第一驱动电机122传动连接，所述金属圆盘121的中心设有通孔，所述金属圆盘121接地；

所述金属圆环130设置在金属圆盘121的另一面，所述金属圆环130的中心与金属圆盘121的中心在同一竖直线上，所述金属圆环130接地；

所述纺丝注射装置包括注射泵143、输液管142及针管141，所述针管141通过输液管142连接于注射泵143传动连接，所述针管141倾斜设置在金属圆盘121的另一面，所述针管141的尖端对着金属圆盘121，所述纺丝注射装置用于通过针管141向金属圆盘121喷射纺丝液；

所述高压电源110的负极接地，所述高压电源110的正极设置于针管141的尖端，所述高压电源110用于在针管141的尖端、金属圆盘121及金属圆环130之间产生电场，使纺丝液形成纳米纤维；

所述芯纱退绕筒子150用于当芯纱受到牵伸时，对芯纱进行退绕，并通过第一导纱机构将芯纱穿过金属圆盘121的通孔及金属圆环130的中心进入空心锭缠丝机的进线口；

所述第一驱动电机122用于带动金属圆盘121转动，使纳米纤维加捻包覆在芯纱上，形成纳米纤维包芯纱151；

所述空心锭缠丝机用于对送入的纳米纤维包芯纱151进行缠丝形成包缠纱后通过第二导纱机构送入卷绕机。

添加质量分数12％的PAN粉末到DMF溶剂中，恒温40℃搅拌一夜制备得到纺丝液。通过注射泵143将纺丝液由输液管142输送到针管141，针管141的内径为1mm、外径为1.4mm，针管141倾斜设置在金属圆盘121的另一面，针管141与金属圆盘121之间的夹角为45°，针管141的尖端对着金属圆盘121，金属圆盘121采用半径为10cm、厚度为1mm的不锈钢圆盘，金属圆盘121的中心设有通孔，通孔的直径为1cm；纺丝液从针管141的尖端喷向金属圆盘121，高压电源110170采用18kV电压形成电场，由于针管141的尖端在高压电源110的正极，靠近针管141的尖端，电场的电势最高；而金属圆盘121与金属圆环130接地，靠近金属圆环130和金属圆盘121的位置，电场的电势最低；随着远离针管141的尖端的距离增加，电场的电势下降，在高压电源110产生的电场的作用下，纺丝液形成纳米纤维，并在金属圆盘121和金属圆环130之间形成取向纳米纤维，金属圆环130采用外环半径0.5cm、内环0.2cm、厚度0.2mm的不锈钢圆环；而且通过卷绕机对芯纱退绕筒子150上的芯纱进行牵伸，使芯纱退绕筒子150的芯纱缓慢退绕出来，并使芯纱从金属圆盘121的通孔送入，及穿过金属圆环130进入卷绕机中，驱动电机通过绝缘传动杆带动金属圆盘121旋转，取向纳米纤维以一定的角度包覆在芯纱上，形成纳米纤维包芯纱151，其中芯纱采用无捻涤纶复丝，在其他实施例中，芯纱不仅限于无捻涤纶复丝，芯纱可以采用导电纱或非导电纱；利用高压电源110形成的电场，使取向纳米纤维具有很好的取向度，使纳米纤维可以有序地排列在芯纱上，然后通过空心锭缠丝机对纳米纤维包芯纱151进行缠裹外包纱形成包缠纱，然后通过卷绕机对包缠纱进行卷绕，通过在纳米纤维包芯纱151进行缠裹外包纱形成包缠纱，解决纳米纤维耐磨性差的问题。

包缠纱可以改善纳米纤维的可织性，并可以结合常规纱线和纳米纱线结构及功能性优点，生产出高附加值的功能性纺织品。这种功能性结构的复合纱线可以应用在不需要接触功能材料表面的面料领域，比如抗紫外线、香味整理、储能调温功能、抗皱及形状记忆功能、红外线理疗、负离子保健、磁疗和防蚊虫等功能性领域。同时，这种结构的复合纱线含有纳米纤维，具有纳米纤维的表面效应、小尺寸效应、量子尺寸效应和宏观的量子隧道效应等性质，可以用于制备传感器织物、比表面积大高吸附性织物、吸波织物以及一些具有特殊的声、光、电磁、热力学性质的织物。

其中，所述空心锭缠丝机包括空心锭子171、包线管173及第二驱动电机172，所述第二驱动电机172与空心锭子171传动连接，所述包线管173设置在空心锭子171上，所述空心锭子171用于当被第二驱动电机172带动进而转动时，将包线管173上的外包纱缠裹在纳米纤维包芯纱151上。通过第一导纱机构将芯纱导入金属圆盘121与金属圆环130后，使芯纱包覆纳米纤维后，形成纳米纤维包芯纱151进入空心锭缠丝机，其中，第一导纱机构包括第一张力器161及第一导纱器162，通过第一张力器161和第一导纱器162配合卷绕机对纳米纤维包芯纱151的匀速牵伸，纳米纤维包芯纱151受到恒定张力被动进入空心锭子171中，有第二驱动电机172带动空心锭子171沿轴向转动，而如图2所示，转动的空心锭子171带动转动固定在空心锭子171上的包线管173，而包线管173的转动使包线管173上的外包纱174随之转动并卷绕包缠在纳米纤维包芯纱151上，而空心锭子171每转动一圈使外包纱174在纳米纤维包芯纱151上包缠一个捻回，外包纱174在包缠的同时还随着包缠纱的卷绕而发生被动的退绕。而空心锭缠丝机包缠机理与纳米纤维包覆芯纱的机理是不一样，空心锭缠丝机在包缠外包纱时，其空心锭子171上的包线管173上的外包纱可以连续不间断地提供给纳米纤维包芯纱151进行包缠工艺，而纳米纤维包覆芯纱的机理中，前一取向纳米纤维包覆结束后，要等后一曲线纳米纤维形成之后才能开始新的包覆工作，空心锭缠丝机的包缠机理类似于络筒工艺中的圆柱形卷绕某一纱层的过程。而外包纱在包缠的过程中，会发生倾斜，加捻程度越大，而外包纱的倾斜就越大，因此如图3所示，外包纱在纳米纤维包芯纱151的具有一个倾斜角，即捻回角β，指外包纱与纳米纤维包芯纱151轴向的夹角，其中h_n为外包纱两个捻回之间的法向螺距，d为纳米纤维包芯纱151的直径，L₀为一个捻回中外包纱长度；则计算捻回角β可以通过公式：计算一个捻回中外包纱的长度L₀可以通过公式：而由于外包纱的直径不可忽略，计算外包纱两个捻回之间的法向螺距h_n可以通过公式：

而设外包纱的直径为d_w，当h_n<d_w时，外包纱出现重叠现象，即包缠发送过包覆现象，包缠纱外观呈现不规则凸起。通过引入外包纱包缠系数η，而计算外包纱包缠系数η通过公式：此时外包纱包缠系数η＞1。而当h_n＝d_w时，外包纱包缠效果最好，包缠纱外观光滑，条干均匀，此时外包纱包缠系数η＝1。当h_n>d_w时，外包纱没有完全包缠覆盖纳米纤维包芯纱151，其外观将出现露芯的问题，此时外包纱包缠系数η＜1。

如果外包纱为复丝而不是纱线时，使用复丝包裹会与纱线包裹有所区别，纱线可以近视一个圆柱体，而复丝是都多根单丝组合而成，设单丝直径为d_f，单丝根数为s，复丝在包缠加捻时会发生扩散，设其扩散系数为ρ，该系数的大小取决于复丝本身捻度及包缠工艺。则外包纱直径大小d_w＝s·d_f·(1+ρ)。计算包缠纱捻度T_tex的公式为：其中，n_k为空心锭子171的转速，转/min；v_j为包缠纱卷绕速度，m/min；T_tex为捻度，捻/10cm。

而其中为了外包纱174退绕能够适应包缠的需求而有张力的均匀退绕，所述空心锭缠丝机还包括摩擦张力补偿器175，所述张力补偿器用于提供包线管173上的外包纱退绕的张力，通过摩擦张力补偿器175的作用是外包纱174退绕能够适应包缠的需求而有张力的均匀退绕，同时提供给外包纱174均匀的张力使其能够更顺利包缠纳米纤维包芯纱151。而经过空心锭子171后的包缠工艺形成的包缠纱，由第二导纱机构引导进入卷绕机，其中，所述第二导纱机构包括第二张力器181及第二导纱器182，通过第二张力器181及第二导纱器182配合使包缠纱进入卷绕机。该空心缠丝机结构简单，体积小，操作简单。

在本实施例中，为了良好的卷装效果。所述卷绕机包括第三驱动电机193、槽筒191、花式纱管192及纱管架194；所述第三驱动电机193与槽筒191传动连接，所述花式纱管192通过纱管架194与槽筒191接触。当包缠纱通过第二导纱机构导入卷绕机，第三驱动电机193带动槽筒191转动，而花式纱管192通过沙关机与槽筒191接触，通过槽筒191与花式纱管192之间的摩擦传动带动花式纱管192转动，使包缠纱卷绕在花式纱管192上，使包缠纱有良好的卷装，进而对芯纱及纳米纤维包芯纱151进行牵伸。其中，在槽筒191上设有导纱沟槽，通过导纱沟槽作用使包缠纱有规律地卷绕在花式纱管192上，可以形成良好的卷装；而在卷绕机内设置弹簧195，通过弹簧195给纱管架194提供拉力使花式纱管192紧贴在槽筒191上，进一步保证花式纱管192能够紧贴在槽筒191上，进而得到更好的卷装。

其中，为了得到效果好的包覆效果，而第二驱动电机172和第三驱动电机193配合能够实现良好的包覆，若第二驱动电机172过慢，则对纳米纤维包芯纱151进行包缠加捻过低，会出现露芯的现象；而若第二驱动电机172过快，则会使包缠纱包覆的外包纱过于紧密和叠纱，即包缠加捻过度会出现外包纱重叠的现象。优选的第二驱动电机172的转速为360r/min，第三驱动电机193的转速为48r/min。如图4a、图4b及图4c所示，在金属圆盘121与金属圆环130之间的距离为6cm时，芯纱采用75D/36F的无捻涤纶复丝，金属圆盘121的转速为40r/min，第三驱动电机193的转速为48r/min时，当第二驱动电机172的转速分别为240r/min、300r/min及360r/min时，制备得到的包缠纱的扫描电镜图中，当外包纱为无捻涤纶复丝时，外包纱的间隙依次变小，第二驱动电机172的转速为240r/min时，从外包纱的间隙清晰可见纳米纤维包芯纱151外包的纳米纤维，而在第二驱动电机172的转速为300r/min时，包缠纱同样有露芯的现象，而当第二驱动电机172的转速为360r/min时，制备得到的包缠纱的外包纱的包缠结构相对比较紧密，包缠效果良好。而当第二驱动电机172的转速为360r/min时，纳米纤维包芯纱151进行再包长丝的时间分别为4min、8min和12min时，制备得到包缠纱，而解开外包的外包纱174的纳米纤维包芯纱151的结构如图5a、图5b及图5c所示，经过包缠并包缠后的纳米纤维包芯纱151的纳米纤维包覆结构基本没有大声变化，还可以看到解包缠后的残留的外包纱，通过对纳米纤维包芯纱151进行包缠工艺得到包缠纱时，对纳米纤维包芯纱151基本没有损伤，能够最大限度保护纳米纤维包芯纱151的纳米包覆结构。

而制备得到的包缠纱其断裂强度和断裂伸长率分别为121.87MPa和18.17％，对比包缠前静电纺丝纳米纤维包覆纱线断裂强度(33.56MPa)，断裂强度提高了3倍之多，断裂伸长率虽有所下降但在可织性加工范围内。

请参阅图6，在另一个实施例中，一种静电纺丝纳米纤维包芯纱再包长丝成纱方法，包括以下步骤：

步骤S610：高压电源使金属圆盘、金属圆环与针管的尖端之间形成电场；

步骤S620：芯纱退绕筒子上芯纱通过第一导纱机构从金属圆盘的通孔送入金属圆盘与金属圆环之间；

步骤S630：注射泵将纺丝液通过输液管输送至针管，向金属圆盘喷洒纺丝液在金属圆盘与圆环之间形成取向纳米纤维；

步骤S640：第一驱动电机通过带动金属圆盘转动将取向纳米纤维加捻在芯纱上形成纳米纤维包芯纱；

步骤S650：将纳米纤维包芯纱送入空心锭缠丝机；

步骤S660：空心锭缠丝机对纳米纤维包芯纱进行缠裹外包纱形成包缠纱；

步骤S670：卷绕机对包缠纱进行卷绕。

添加质量分数12％的PAN粉末到DMF溶剂中，恒温40℃搅拌一夜制备得到纺丝液。通过注射泵将纺丝液由输液管输送到针管，针管的内径为1mm、外径为1.4mm，针管倾斜设置在金属圆盘的另一面，针管与金属圆盘之间的夹角为45°，针管的尖端对着金属圆盘，金属圆盘采用半径为10cm、厚度为1mm的不锈钢圆盘，金属圆盘的中心设有通孔，通孔的直径为1cm；纺丝液从针管的尖端喷向金属圆盘，高压电源170采用18kV电压形成电场，由于针管的尖端在高压电源的正极，靠近针管的尖端，电场的电势最高；而金属圆盘与金属圆环接地，靠近金属圆环和金属圆盘的位置，电场的电势最低；随着远离针管的尖端的距离增加，电场的电势下降，在高压电源产生的电场的作用下，纺丝液形成纳米纤维，并在金属圆盘和金属圆环之间形成取向纳米纤维，金属圆环采用外环半径0.5cm、内环0.2cm、厚度0.2mm的不锈钢圆环；而且通过卷绕机对芯纱退绕筒子上的芯纱进行牵伸，使芯纱退绕筒子的芯纱缓慢退绕出来，并使芯纱从金属圆盘的通孔送入，及穿过金属圆环进入卷绕机中，驱动电机通过绝缘传动杆带动金属圆盘旋转，取向纳米纤维以一定的角度包覆在芯纱上，形成纳米纤维包芯纱，其中芯纱采用无捻涤纶复丝，在其他实施例中，芯纱不仅限于无捻涤纶复丝，芯纱可以采用导电纱或非导电纱；利用高压电源形成的电场，使取向纳米纤维具有很好的取向度，使纳米纤维可以有序地排列在芯纱上，然后通过空心锭缠丝机对纳米纤维包芯纱进行缠裹外包纱形成包缠纱，然后通过卷绕机对包缠纱进行卷绕，通过在纳米纤维包芯纱进行缠裹外包纱形成包缠纱，解决纳米纤维耐磨性差的问题。

包缠纱可以改善纳米纤维的可织性，并可以结合常规纱线和纳米纱线结构及功能性优点，生产出高附加值的功能性纺织品。这种功能性结构的复合纱线可以应用在不需要接触功能材料表面的面料领域，比如抗紫外线、香味整理、储能调温功能、抗皱及形状记忆功能、红外线理疗、负离子保健、磁疗和防蚊虫等功能性领域。同时，这种结构的复合纱线含有纳米纤维，具有纳米纤维的表面效应、小尺寸效应、量子尺寸效应和宏观的量子隧道效应等性质，可以用于制备传感器织物、比表面积大高吸附性织物、吸波织物以及一些具有特殊的声、光、电磁、热力学性质的织物。

需要说明的是，尽管在本文中已经对上述各实施例进行了描述，但并非因此限制本发明的专利保护范围。因此，基于本发明的创新理念，对本文所述实施例进行的变更和修改，或利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，直接或间接地将以上技术方案运用在其他相关的技术领域，均包括在本发明的专利保护范围之内。

Claims (10)

1.一种静电纺丝纳米纤维包芯纱再包长丝成纱装置，其特征在于，包括高压电源，金属圆环、金属圆盘、第一驱动电机、绝缘传动杆、纺丝注射装置、芯纱退绕筒子、第一导纱机构、第二导纱机构、空心锭缠丝机及卷绕机；

所述金属圆盘的一面通过绝缘传动杆与第一驱动电机传动连接，所述金属圆盘的中心设有通孔，所述金属圆盘接地；

所述金属圆环设置在金属圆盘的另一面，所述金属圆环的中心与金属圆盘的中心在同一竖直线上，所述金属圆环接地；

所述纺丝注射装置包括注射泵、输液管及针管，所述针管通过输液管连接于注射泵传动连接，所述针管倾斜设置在金属圆盘的另一面，所述针管的尖端对着金属圆盘，所述纺丝注射装置用于通过针管向金属圆盘喷射纺丝液；

所述高压电源的负极接地，所述高压电源的正极设置于针管的尖端，所述高压电源用于在针管的尖端、金属圆盘及金属圆环之间产生电场，使纺丝液形成纳米纤维；

所述芯纱退绕筒子用于当芯纱受到牵伸时，对芯纱进行退绕，并通过第一导纱机构将芯纱穿过金属圆盘的通孔及金属圆环的中心进入空心锭缠丝机的进线口；

所述第一驱动电机用于带动金属圆盘转动，使纳米纤维加捻包覆在芯纱上，形成纳米纤维包芯纱；

所述空心锭缠丝机用于对送入的纳米纤维包芯纱进行缠丝形成包缠纱后通过第二导纱机构送入卷绕机。

2.根据权利要求1所述静电纺丝纳米纤维包芯纱再包长丝成纱装置，其特征在于，所述空心锭缠丝机包括空心锭子、包线管及第二驱动电机，所述第二驱动电机与空心锭子传动连接，所述包线管设置在空心锭子上，所述空心锭子用于当被第二驱动电机带动进而转动时，将包线管上的外包纱缠裹在纳米纤维包芯纱上。

3.根据权利要求2所述静电纺丝纳米纤维包芯纱再包长丝成纱装置，其特征在于，所述第二驱动电机的转速为360r/min。

4.根据权利要求2所述静电纺丝纳米纤维包芯纱再包长丝成纱装置，其特征在于，所述空心锭缠丝机还包括摩擦张力补偿器，所述张力补偿器用于提供包线管上的外包纱退绕的张力。

5.根据权利要求1所述静电纺丝纳米纤维包芯纱再包长丝成纱装置，其特征在于，所述卷绕机包括第三驱动电机、槽筒、花式纱管及纱管架；所述第三驱动电机与槽筒传动连接，所述花式纱管通过纱管架与槽筒接触。

6.根据权利要求5所述静电纺丝纳米纤维包芯纱再包长丝成纱装置，其特征在于，所述槽筒上设有纱线沟槽。

7.根据权利要求5所述静电纺丝纳米纤维包芯纱再包长丝成纱装置，其特征在于，所述卷绕机还包括弹簧，所述弹簧用于给纱管架提供拉力使花式纱管紧贴在槽筒上。

8.根据权利要求5所述静电纺丝纳米纤维包芯纱再包长丝成纱装置，其特征在于，所述第三驱动电机的转速为48r/min。

9.根据权利要求1所述静电纺丝纳米纤维包芯纱再包长丝成纱装置，其特征在于，所述第一导纱机构包括第一张力器及第一导纱器，所述第二导纱机构包括第二张力器及第二导纱器。

10.一种静电纺丝纳米纤维包芯纱再包长丝成纱方法，其特征在于，包括以下步骤：

高压电源使金属圆盘、金属圆环与针管的尖端之间形成电场；

芯纱退绕筒子上芯纱通过第一导纱机构从金属圆盘的通孔送入金属圆盘与金属圆环之间；

注射泵将纺丝液通过输液管输送至针管，向金属圆盘喷洒纺丝液在金属圆盘与圆环之间形成取向纳米纤维；

第一驱动电机通过带动金属圆盘转动将取向纳米纤维加捻在芯纱上形成纳米纤维包芯纱；

将纳米纤维包芯纱送入空心锭缠丝机；

空心锭缠丝机对纳米纤维包芯纱进行缠裹外包纱形成包缠纱；

卷绕机对包缠纱进行卷绕。