静电纺丝设备及制备中空纳米纤维的方法技术

本发明专利技术公开一种静电纺丝设备及制备中空纳米纤维的方法，属纺织工业领域。该设备包括：高压静电发生器与具有两个进液口和一个复合喷头的同轴复合喷头电连接，接收电极板接地；同轴复合喷头与接地的接收电极板之间相对并保持一定距离设置；自动供液装置与同轴复合喷头的各进液口连接；缠绕装置设置在同轴复合喷头与接收电极板之间，缠绕装置上输送的基布或纤维帘从同轴复合喷头与接收电极板之间的区域穿过。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术公开一种，属纺织工业领域。该设备包括：高压静电发生器与具有两个进液口和一个复合喷头的同轴复合喷头电连接，接收电极板接地；同轴复合喷头与接地的接收电极板之间相对并保持一定距离设置；自动供液装置与同轴复合喷头的各进液口连接；缠绕装置设置在同轴复合喷头与接收电极板之间，缠绕装置上输送的基布或纤维帘从同轴复合喷头与接收电极板之间的区域穿过。【专利说明】
本专利技术涉及纺织工业领域，尤其涉及一种静电纺丝设备及制备纳米纤维的方法。
技术介绍
中空纳米纤维在药物释放，组织支架，催化，纺织等很多方面有广阔的应用前景。目前制备中空纳米纤维主要有自组装法和模板法。自组装法制备中空纳米纤维是通过用表面修饰有表面活性剂或者溶液中分散有表面活性剂的碳或者氮化硼和多肽的自组装来获得的。只有某些特定的材料才可以通过自组装的方法来制备中空纳米纤维。模板法制备中空纤维的方法中，一种是在模板纤维表面的纳米级孔阵列中通过控制聚合反应的时间，来获得具有特定壁厚或者复制出纳米级孔阵列然后除去作为模板的纤维，从而获得有特定壁厚或者有特定表面结构的中空纤维；另一种方法是用电纺纤维作为模板，在模板纤维表面覆盖一层薄膜，然后通过溶剂或者煅烧的方法选择性地除去模板从而获得中空的纳米纤维。国立大学法人名古屋大学(申请号:02823491.X和200810166051.6)利用模板法使催化剂和含碳化合物在500-1200°C温度下接触，制备以碳为主要成分的中空纳米纤维。东南大学(申请号:200610096750.9)利用电纺纤维为模板，结合层层组装技术制备多层中空纤维。但目前的静电纺丝技术存在对材料要求高且制备过程复杂的问题。
技术实现思路
为解决现在技术存 在的不足，本专利技术提供一种静电纺丝设备及制备纳米纤维的方法，可以连续静电纺丝在纱线表面形成纳米涂层，从而制备出直径小且性能好的纳米纤维，以方便用该纳米纤维为模块制备中空纳米纤维。实现本专利技术目的的技术方案具体如下:一种静电纺丝设备，其特征在于，该设备包括:高压静电发生器(3)、自动供液装置、同轴复合喷头出)、缠绕装置和接收电极板(11);其中，所述高压静电发生器(3)与具有两个进液口和一个复合喷头的同轴复合喷头(6)电连接，接收电极板接地；所述同轴复合喷头(6)与接地的所述接收电极板(11)之间相对并保持一定距离设置；所述自动供液装置与同轴复合喷头￠)的各进液口(68、69)连接；所述同轴复合喷头(6)具有同轴设置的壳管喷头(66)和芯管喷头(67),所述壳管喷头(66)和芯管喷头(67)分别与所述进液口(68、69)相连，以分别供应壳层溶液和芯层溶液。所述缠绕装置设置在所述同轴复合喷头(6)与所述接收电极板(11)之间，缠绕装置上输送的基布或纤维帘从所述同轴复合喷头￠)与所述接收电极板(11)之间的区域穿过。此外，所述同轴复合喷头包括:喷头本体(61)、喷头盖(62)、以及喷头本体￠1)与喷头盖￠2)之间的导流板(64)，所述喷头本体￠1)上设有液腔(65)，液腔￠5)上端设有开口，喷头本体￠1)的底面上设置与液腔￠5)内连通的所述复合喷头。此外，所述喷头盖￠2)覆盖设置在所述喷头本体￠1)的液腔￠5)的开口上，所述喷头盖￠2)上设有两个进液口，其中一个进液口与所述复合喷头的芯管喷头￠7)连通，另一个进液口经液腔￠5)与所述复合喷头的壳管喷头￠6)连通。所述喷头盖￠2)与所述喷头本体￠1)的液腔开口之间的连接处设置所述密封圈(63)；所述导流板(64)设置在所述喷头本体(61)的液腔内，导流板(64)为设有多个导流孔的板式结构。所述同轴复合喷头的进液口为两个平行设置的管式结构；所述同轴复合喷头(6)的复合喷头由芯管喷头(67)外面套装壳管喷头(66)构成。此外，所述同轴复合喷头的复合喷头朝下设置，接地的所述接收电极板设置在所述同轴复合喷头的下方。此外，所述设备还包括:由聚酰胺树脂制成的喷头箱，所述同轴复合喷头设置在所述嗔头箱内。 此外，所述设备还包括:喷头位置驱动装置，与所述同轴复合喷头连接，驱动同轴复合喷头作直线往复运动。此外，所述喷头位置驱动装置包括:控制装置、驱动装置和行程开关；其中，控制装置分别与驱动装置和行程开关电连接，能根据行程开关发出的信号控制驱动装置；所述行程开关设置在所述同轴复合喷头安装位的两侧；所述驱动装置与所述同轴复合喷头连接，驱动同轴复合喷头进行直线往复运动。此外，所述高压静电发生器采用输出电压为5-100KV的直流高压静电发生器；所述缠绕装置由进料滚筒装置和出料滚筒装置构成，所述进料滚筒装置与出料滚筒装置分设在所述同轴复合喷头与接收电极板之间区域的两侧；所述自动供液装置由两个计量泵和两个注射器构成，每个计量泵与一个注射器连接，每个注射器的出液口分别与所述同轴复合喷头的一个进液口连接；所述自动供液装置的流量控制范围为0.01-150mL/min。本专利技术还给出一种制备中空纳米纤维的方法，该方法包括:采用上述任一项所述的静电纺丝设备； 通过自动供液装置向同轴复合喷头内输入纺丝溶液，通过高压静电发生器向同轴复合喷头施加高压直流静电，使所述同轴复合喷头与接地的接收电极板产生电场；控制所述同轴复合喷头上的高压直流静电，使所述同轴复合喷头与接收电极板之间的电场力大于所述同轴复合喷头的复合喷头处纺丝溶液的表面张力，使同轴复合喷头内的纺丝溶液从其复合喷头内射流喷出包覆在所述同轴复合喷头与接收电极板之间区域内穿过的基布或纤维上形成涂层得到复合纤维；将得到的复合纤维置于电阻炉中在空气中进行预氧化，将预氧化后的纤维置于氮气保护的电阻炉中进行炭化后，即得到中空纳米纤维。本专利技术的有益效果是:由于采用一具有复合喷头和多个进液口的同轴复合喷头，可以使壳层溶液均匀地包覆芯层溶液喷出从而形成复合纳米纤维；并且喷头可以方便地拆卸和更换，可以根据所需中空纳米纤维直径的不同，通过改变主体底板上喷头及针头的直径的设计多种喷头，以获得各种不同直径的中空纳米纤维。该设备结构简单，可以方便的制作多种直径的中空纳米纤维。并且，喷头也易于清洗，可以避免喷头的堵塞。【专利附图】【附图说明】下面给出实施例描述中所需要使用的附图。图1为本专利技术实施例提供的设备结构示意图；图2为本专利技术实施例提供的设备的同轴复合喷头的结构示意图；图3为本专利技术实施例提供的设备的同轴复合喷头的剖面示意图；图4为本专利技术实施例提供的设备的同轴复合喷头的复合喷头示意图；图5为本专利技术实施例提供的设备的缠绕装置的进料滚筒装置示意图；图6为本专利技术实施例提供的设备制备的聚丙烯腈复合纤维的SEM照片；图7为本专利技术实施例提供的设备制备的聚丙烯腈中空纳米纤维的SEM照片。图中各标号对应的部件为:1、12_计量泵；2、13_注射器；3_高压静电发生器；4-控制装置；5_行程开关；6_同轴复合喷头；7_喷头箱；8_进料滚筒装置；9_出料滚筒装置；10_基布或纤维收集帘；11-接收电极板；61-喷头本体；62_喷头盖；63_密封圈；64_导流板；65_液腔；66_复合喷头的壳管；67_复合喷头的芯管；68_芯层的进液口，69-壳层的进液口80-支架；81_滚筒；82_电动机；83_电动机调速装置。【具体实施方式】下面结合具体实施例，进一步阐述本专利技术。应本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种静电纺丝设备，其特征在于，该设备包括：高压静电发生器(3)、自动供液装置、同轴复合喷头(6)、缠绕装置和接收电极板(11)；其中，所述高压静电发生器(3)与具有两个进液口和一个复合喷头的同轴复合喷头(6)电连接，接收电极板接地；所述同轴复合喷头(6)与接地的所述接收电极板(11)之间相对并保持一定距离设置；所述自动供液装置与同轴复合喷头(6)的各进液口(68、69)连接；所述同轴复合喷头(6)具有同轴设置的壳管喷头(66)和芯管喷头(67)，所述壳管喷头(66)和芯管喷头(67)分别与所述进液口(68、69)相连，以分别供应壳层溶液和芯层溶液。所述缠绕装置设置在所述同轴复合喷头(6)与所述接收电极板(11)之间，缠绕装置上输送的基布或纤维帘从所述同轴复合喷头(6)与所述接收电极板(11)之间的区域穿过。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：杨大祥，魏梧淞，
申请(专利权)人：湖南博弈飞装备新材料研究所，
类型：发明
国别省市：