一种在纱线或纤维束表面制备纳米纤维涂层的方法及系统技术方案

本发明专利技术公开一种在纱线或纤维束表面制备纳米纤维涂层的方法及系统，属于纺织工业领域。该方法包括：将纺丝喷头与收集器相对设置并保持一定距离，使纱线或纤维束在纺丝喷头的喷口与收集器之间通过；将纺丝溶液通过自动输液装置持续供给到所述纺丝喷头内，使收集器接地，在纺丝喷头上施加高压直流电，使纺丝喷头与所述收集器之间产生电场力；控制所述纺丝喷头上的高压直流电，使所述纺丝喷头与收集器之间的电场力大于所述纺丝喷头喷口处纺丝溶液的表面张力，使纺丝喷头内的纺丝溶液从其喷口内射流喷出包覆在通过的纱线或纤维束表面形成纳米涂层，表面形成纳米涂层的纱线即为制得的纳米纤维。该方法工艺步骤简单，可控性好，能以较低成本制造出直径分布均匀，性能优异的纳米纤维。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及纺织エ业领域，尤其涉及ー种在纱线或纤维束表面制备纳米纤维涂层的方法及系统。
技术介绍
纺织エ业中通常用浆纱エ艺将纱线包覆ー层功能层，以增强纱线的稳定性、耐磨性、耐腐蚀性，或使纱线具有不同的顔色。浆纱エ艺具体是在经纱上施加浆料以提高其可织性的エ艺过程。可织性是指经纱在织机上能承受经停片、综、筘等的反复摩擦、拉伸、弯曲等作用而不致大量起毛甚至断裂的性能。未上浆的单纱纤维互相抱合不牢，表面毛羽较多，难以织制。上浆一方面要让浆料渗入到纱线内部，使纤维彼此之间抱合粘结在一起，另ー方面要让浆料包覆蓬松的纱线表面，伏贴伸出纱体的毛羽，从而形成具有一定強力、韧性、耐磨性且光滑、柔软的浆膜，满足织造要求。以浆液透入单纱纤维之间为主的上浆称浸透性上浆，以浆液粘附在经纱表面为主的上浆称被覆性上浆。随着纳米材料技术的飞速发展，纳米纤维技术已成为纤维科学的前沿和研究热点，并在电子、机械、生物医学、化工、纺织等领域得到一定的应用。纳米技术的发展为开发功能性纤维和纺织品开辟了新的途径。纳米纤维是ー种功能性纤维，能满足特殊需求的纤维，如抗菌、除臭、抗紫外线辐射、抗静电、防微波、远红外、拒水拒油等纤维。然而纳米纤维很难用传统化学加工方法如熔融纺丝、溶液纺丝、液晶纺丝和胶体纺丝等生产，用这些方法得到的纤维的直径范围一般为5 500 μ m。
技术实现思路
本专利技术可以解决现在制备纳米纤维方法所存在的不足，提供ー种在纱线或纤维束表面制备纳米涂层的方法及系统，可以制备直径分布均匀，性能良好的纳米纤维。实现本专利技术目的的技术方案具体如下本专利技术给出ー种在纱线或纤维束表面制备纳米纤维涂层的方法，该方法包括将纺丝喷头与收集器相对设置并保持一定距离，使纱线或纤维束在纺丝喷头的喷ロ与收集器之间通过；将纺丝溶液通过自动输液装置持续供给到所述纺丝喷头内，使收集器接地，在纺丝喷头上施加高压直流电，使纺丝喷头与所述收集器之间产生电场カ；控制所述纺丝喷头上的高压直流电，使所述纺丝喷头与收集器之间的电场カ大于所述纺丝喷头喷ロ处纺丝溶液的表面张カ，使纺丝喷头内的纺丝溶液从其喷ロ内射流喷出包覆在通过的纱线或纤维束表面形成纳米涂层，表面形成纳米涂层的纱线或纤维束即为制得的纳米纤维。此外，所述纺丝喷头与纱线或纤维束之间的距离为3cm 30m。此外，所述向纺丝喷头上施加的高压直流电为10KV 100KV的直流电压。此外，所述制备涂层的纺丝溶液为具有为粘度在5 SOmm2 · s—1的高分子聚合物或陶瓷前躯体溶液，比如PA6、PA66、PET、PVA、PEO或聚碳硅烷先驱体、聚丙烯腈、氧化硅溶胶、氧化铝溶胶等。此外，所述在纺丝喷头内的纺丝溶液从其喷口内射流喷出过程中，还包括通过 自动输液装置持续向纺丝喷头内输入纺丝溶液的步骤，输入纺丝溶液的速度为O. OlmL/min 3mL/min。此外，所述在纺丝喷头内的纺丝溶液从其喷口内射流喷出包覆在所述纱线或纤维束表面过程中，控制纱线或纤维束在纺丝喷头喷出纺丝溶液的射流区域通过的速度为O.05m/min lm/min。此外，所述制得的纳米纤维的直径为分布在100 2000nm。本专利技术还给出ー种在纱线或纤维束表面制备纳米纤维涂层的系统，该系统包括喷头装置、高压直流电源、自动输液装置和缠绕装置；其中，所述喷头装置包括保持一定距离相对设置的纺丝喷头与接地的收集器；所述高压直流电源与所述喷头装置的纺丝喷头电连接，所述计量泵自动输液装置与所述喷头装置的纺丝喷头的进液ロ连通；所述缠绕装置设置在所述喷头装置的纺丝喷头与接地的收集器之间，缠绕装置上的纱线或纤维束穿过所述喷头装置的纺丝喷头与接地的收集器之间的区域。此外，所述纺丝喷头采用内径为O. I 2_的金属针头；所述收集器为导电金属制成的平板式结构，其竖向设置，与地电连接；所述高压直流电源采用输出直流电压为10 100KV的高压静电发生器。此外，所述缠绕装置包括驱动辊、进料辊、导丝辊和纱缠绕辊；其中，所述驱动辊由驱动辊体，驱动所述驱动辊体转动的电动机以及调节电动机速度的电机速度调节器连接；所述进料辊由进料辊体，驱动所述进料辊体转动的电动机以及调节电动机速度的电机速度调节器连接；所述导丝辊由导丝辊体设置在支架上构成；所述纱缠绕辊由纱缠绕辊体，驱动所述纱缠绕辊体转动的电动机以及调节电动机速度的电机速度调节器连接；所驱动辊与进料辊、导丝辊以及纱缠绕辊呈ー排排列设置，所述驱动辊的驱动辊体与所述进料辊的进料辊体、导丝辊的导丝辊体以及纱缠绕辊的纱缠绕辊体处于一条直线上。本专利技术的有益效果是通过在纺丝喷头上施加高压直流电，使得该纺丝喷头与相对设置的接地的收集器之间形成电场力，通过调节电场カ大于纺丝喷头内纺丝溶液的表面张力，来使纺丝喷头内纺丝溶液射流喷出包覆在纺丝喷头与收集器之间通过的纱线或纤维束上，形成具有纳米涂层的纳米纤维。该方法ェ艺步骤简单，可控性好，能以较低成本制造出直径分布均匀，性能优异的纳米纤维，有效克服了现有化学法制造纳米纤维所存在纤维直径大、性能不好的问题。附图说明下面给出实施例描述中所需要使用的附图。图I为本专利技术实施例提供的制备方法示意图；图2为本专利技术实施例提供的制备系统的示意图；图3为本专利技术实施例提供的制备系统的缠绕装置结构示意图；图4为本专利技术实施例提供的制备系统的缠绕装置的驱动辊结构示意图；图5为本专利技术实施例提供的制备方法中纱线不同包覆时间的扫描电镜照片。具体实施例方式下面结合具体实施例，进ー步阐述本专利技术。应理解，这些实施例仅用于说明本专利技术而不用于限制本专利技术的范围。此为应理解，在阅读了本专利技术讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本专利技术做各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。本专利技术给出ー种在纱线或纤维束表面制备纳米纤维涂层的方法，以较简单的エ艺制备性能优异的纳米纤维，如图I所示，该方法包括以下步骤步骤1，将纺丝喷头与收集器相对设置并保持一定距离，使纱线或纤维束在纺丝喷头的喷ロ与收集器之间通过； 上述步骤I中，可使纺丝喷头与收集器保持2 50cm，可使纺丝喷头与纱线之间的距离为3cm 30cm。步骤2，将纺丝溶液通过自动输液装置持续加入到所述纺丝喷头内，使收集器接地，在纺丝喷头上施加高压直流电，使纺丝喷头与所述收集器之间产生电场カ；上述步骤2中，加入纺丝喷头内制备涂层的纺丝溶液可采用浓度为1.5g/mL 2.Og/mL的聚丙烯腈溶液，也可根据制备涂层的不同，采用不同材料、不同浓度的纺丝溶液，纺丝溶液可采用具有为粘度在5 80mm2 -s^1的高分子聚合物或陶瓷前躯体溶液，比如PA6、PA66、PET、PVA、PEO或聚碳硅烷先驱体、聚丙烯腈、氧化硅溶胶、氧化铝溶胶等；可在纺丝喷头上施加IOKV 100KV的直流电压。步骤3，控制所述纺丝喷头上的高压直流电，使所述纺丝喷头与收集器之间的电场力大于所述纺丝喷头喷ロ处纺丝溶液的张カ，使纺丝喷头内的纺丝溶液从其喷ロ内射流喷出包覆在通过的纱线或纤维束表面形成纳米涂层，表面形成纳米涂层的纱线或纤维束即为制得的纳米纤维，制得的纳米纤维的直径分布在100 2000nm。上述步骤3中，在纺丝喷头内的纺丝溶液从其喷口内射流喷出过程中，由自动输液装置(如计量泵)持续向纺丝喷头内输入纺丝溶液，输入纺丝溶液的速度为O. 本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种在纱线或纤维束表面制备纳米纤维涂层的方法，其特征在于，该方法包括：将纺丝喷头与收集器相对设置并保持一定距离，使纱线或纤维束在纺丝喷头的喷口与收集器之间通过；将纺丝溶液通过自动输液装置持续供给到所述纺丝喷头内，使收集器接地，在纺丝喷头上施加高压直流电，使纺丝喷头与所述收集器之间产生电场力；控制所述纺丝喷头上的高压直流电，使所述纺丝喷头与收集器之间的电场力大于所述纺丝喷头喷口处纺丝溶液的表面张力，使纺丝喷头内的纺丝溶液从其喷口内射流喷出包覆在通过的纱线或纤维束表面形成纳米涂层，表面形成纳米涂层的纱线或纤维束即为制得的纳米纤维。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：杨大祥，魏梧淞，李恩重，
申请(专利权)人：中国人民解放军装甲兵工程学院，北京博弈飞科技开发有限公司，
类型：发明
国别省市：