本發(fā)明涉及用于靜電紡絲的接收器，尤其涉及一種用于靜電紡絲的渦流式接收器及制備納米纖維的方法。

背景技術(shù)：

靜電紡絲作為一種納米纖維制造技術(shù)，主要是利用高壓電場下，液滴變成錐形，形成泰勒錐，然后在靜電力的作用下延伸，形成納米級超細纖維。基于目前對于靜電紡絲的研究，認(rèn)為靜電紡絲的實質(zhì)是快速產(chǎn)生噴射流，因此現(xiàn)在一系列對于靜電紡絲的研究都主要集中于從泰勒錐噴射出的射流的性質(zhì)，具體體現(xiàn)在對于溶液或熔體的噴射針頭的研究，如各種形狀或型式的噴射針頭，亦或是無針頭的噴射筒或噴射裝置等，以期得到不同形狀的泰勒錐?；蛘呤菍τ陟o電紡絲技術(shù)工業(yè)化的研究，如對于產(chǎn)生的納米級超細纖維的收集方法等。如美國專利US6106913A中，利用氣流沉積法將超細纖維引導(dǎo)到長絲上，經(jīng)牽引卷繞形成高強力納米纖維包芯紗；或者是中國專利CN201410280734.X中采用的動態(tài)旋轉(zhuǎn)的喇叭形收集器，將超細纖維引導(dǎo)到長絲上及進行加捻的收集方法。

在這些基于靜電紡絲產(chǎn)生納米超細纖維的產(chǎn)生方法和收集利用方法的研究中，前者主要研究的是利用不同的噴射頭或噴嘴產(chǎn)生不同形狀的泰勒錐，采用的均是收集板或接收板對產(chǎn)生的纖維進行收集；后者雖然對收集器或者說接收器進行了改進，但是收集器就沒有作為高壓電場的組成部分，而是僅作為收集裝置對在高壓電場內(nèi)產(chǎn)生的超細纖維進行收集。

而且后者中，多采用簡單的板式或喇叭形接收裝置對納米纖維進行收集，采用這種收集方式使所有納米纖維無序堆積為一層，彼此結(jié)合不緊密，僅靠軸向拉力繃緊纏繞，結(jié)構(gòu)強度小，納米纖維軸向拉力利用率不高。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明提出了一種用于靜電紡絲的渦流式接收器及制備納米纖維的方法，通過渦流式接收器與出絲裝置之間形成旋轉(zhuǎn)渦流式，保持納米纖維在旋轉(zhuǎn)渦流式作用下按照一定方向旋轉(zhuǎn)，防止納米纖維因彼此之間存在靜電斥力而分散和無序化，從而制備出納米纖維有序排列的納米纖維集合體。

技術(shù)方案

一種用于靜電紡絲的渦流式接收器，其特征在于：所述渦流式接收器包括收集面，所述收集面上開有氣流孔，用于平衡收集面兩側(cè)氣壓，接收器旋轉(zhuǎn)接收過程中，能夠在接收器和出絲裝置之間的靜電紡絲區(qū)域形成作用在納米纖維上的可持續(xù)的旋轉(zhuǎn)渦流式，納米纖維在旋轉(zhuǎn)渦流式作用下按照一定方向旋轉(zhuǎn)直至沉積在接收器上。

進一步，所述收集面呈平面狀或凹面狀或凸面狀。

進一步，所述收集面為圓形或正多邊形。

進一步，所述氣流孔對稱分布在收集面上。

進一步，所述收集面中心開有通孔。

進一步，所述收集面與出絲裝置相對的另一面設(shè)置有傳動接口，所述傳動接口為筒狀，用于連接轉(zhuǎn)動電機輸出軸，在傳動接口側(cè)面設(shè)有固定螺絲用于固定連接，在傳動接口底部開有與收集面的通孔相連的傳動接口通孔。

一種采用如上所述的渦流式接收器制備納米纖維的方法，其特征在于：所述渦流式接收器與出絲裝置相對，并且渦流式接收器沿出絲裝置與渦流式接收器之間的連接中心軸線旋轉(zhuǎn)，在出絲裝置和渦流式接收器之間形成高壓靜電場和旋轉(zhuǎn)渦流式，在高壓靜電場的作用下，帶電液滴形成泰勒錐并產(chǎn)生鞭動效應(yīng)，進而形成納米纖維，納米纖維在旋轉(zhuǎn)渦流式作用下按照一定角度旋轉(zhuǎn)，變得有序化，然后有序分布的納米纖維沉積在與出絲裝置相對的渦流式接收器上，渦流式接收器旋轉(zhuǎn)過程中，形成納米纖維排列方向一致的有序結(jié)構(gòu)的納米纖維集合體。

進一步，在渦流式接收器的中心軸線上設(shè)置一根牽引長絲，納米纖維在靜電場力、牽引長絲的牽引力及渦流式接收器作用力下在牽引長絲表面卷繞形成納米纖維集合體，然后牽引長絲被卷繞裝置帶動，將在牽引長絲表面形成的納米纖維集合體進行連續(xù)收集。

進一步，所述出絲裝置采用點狀出絲裝置，包括兩個噴絲頭對稱設(shè)置在渦流式接收器前方兩側(cè)。

進一步，所述出絲裝置和渦流式接收器設(shè)置在封閉空間內(nèi)，確保所形成的旋轉(zhuǎn)氣流保持穩(wěn)定。

有益效果

本發(fā)明提供的渦流式接收器上開有氣流孔用于保持接收器兩側(cè)氣壓平衡，在出絲裝置和渦流式接收器之間形成高壓靜電場和旋轉(zhuǎn)渦流式，在高壓靜電場的作用下，帶電液滴形成泰勒錐并產(chǎn)生鞭動效應(yīng)，進而形成納米纖維，納米纖維在旋轉(zhuǎn)渦流式作用下按照一定角度旋轉(zhuǎn)，防止納米纖維之間的靜電斥力導(dǎo)致納米纖維無序排列。向著一個方向有序排列的納米纖維沉積在與出絲裝置相對的渦流式接收器上，渦流式接收器旋轉(zhuǎn)過程中，形成納米纖維排列方向一致的有序結(jié)構(gòu)的納米纖維集合體。由于納米纖維排列有序，納米纖維彼此緊密排列，經(jīng)過旋轉(zhuǎn)加捻后形成的納米纖維集合體結(jié)構(gòu)致密有序，性能穩(wěn)定。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的出絲裝置與渦流式接收器形成螺旋分層分布靜電場的示意圖；

圖2為本發(fā)明中采用牽引長絲連續(xù)制備納米纖維集合體的示意圖；

圖3為渦流式接收器示意圖；

其中：1-卷繞裝置，2-出絲裝置，3-靜電紡絲區(qū)域，4-噴絲頭架，5-渦流式接收器，6-轉(zhuǎn)動電機，7-牽引長絲，8-絲架，9-收集面，10-固定螺絲，11-傳動接口，12-通孔，13-氣流孔。

具體實施方式

下面結(jié)合具體實施例和附圖，進一步闡述本發(fā)明。

靜電紡絲技術(shù)是基于泰勒錐在靜電場中的電液運動，拉伸形成納米纖維，所形成的納米纖維經(jīng)過收集形成納米纖維集合體。目前對靜電紡絲的研究均集中在對于溶液或熔體的噴射裝置的研究或者是纖維收集裝置的研究上，但是對于制備有序結(jié)構(gòu)的納米纖維集合體，現(xiàn)在仍然沒有什么方法。

本發(fā)明提出了以渦流式接收器作為用于靜電紡絲靜電場的一個電極，渦流式接收器上開有氣流孔用于保持接收器兩側(cè)氣壓平衡，保持渦流式接收器沿出絲裝置與渦流式接收器之間的連接中心軸線旋轉(zhuǎn)，在出絲裝置和渦流式接收器之間形成高壓靜電場和旋轉(zhuǎn)渦流式，在高壓靜電場的作用下，帶電液滴形成泰勒錐并產(chǎn)生鞭動效應(yīng)，進而形成納米纖維，納米纖維在旋轉(zhuǎn)渦流式作用下按照一定角度旋轉(zhuǎn)，防止納米纖維之間的靜電斥力導(dǎo)致納米纖維無序排列。向著一個方向有序排列的納米纖維沉積在與出絲裝置相對的渦流式接收器上，渦流式接收器旋轉(zhuǎn)過程中，形成納米纖維排列方向一致的有序結(jié)構(gòu)的納米纖維集合體。由于納米纖維排列有序，納米纖維彼此緊密排列，經(jīng)過旋轉(zhuǎn)加捻后形成的納米纖維集合體結(jié)構(gòu)致密有序，性能穩(wěn)定。

為了實現(xiàn)分層結(jié)構(gòu)的靜電場分布，本實施例提供一系列渦流式接收器，該渦流式接收器包括圓形或正多邊形的收集面，收集面呈平面狀或凹面狀或凸面狀。在收集面上設(shè)置有氣流孔，所述通孔對稱分布在收集面上，用于形成穩(wěn)定的旋轉(zhuǎn)渦流式。

為了方便安裝渦流式接收器，在收集面9一側(cè)與出絲裝置相對放置，收集面另一側(cè)設(shè)置有傳動接口11，傳動接口11為筒狀，傳動接口側(cè)壁開有通孔12，通過通孔12上的固定螺絲10實現(xiàn)渦流式接收器5的連接。傳動接口底部和收集面中心設(shè)置有通孔12，用于使?fàn)恳L絲7穿過傳動接口11，然后穿過收集面中心的通孔，用于制備納米纖維集合體。

如附圖1和圖3所示意，當(dāng)出絲裝置采用點狀的出絲裝置2，渦流式接收器采用具有喇叭形收集面或平板形收集面進行靜電紡絲制備納米纖維集合體時，以渦流式接收器作為用于靜電紡絲靜電場的一個電極，渦流式接收器上開有氣流孔用于保持渦流式接收器兩側(cè)氣壓平衡，保持渦流式接收器沿出絲裝置與渦流式接收器之間的連接中心軸線旋轉(zhuǎn)，在出絲裝置和渦流式接收器之間形成高壓靜電場和旋轉(zhuǎn)渦流式，在高壓靜電場的作用下，帶電液滴形成泰勒錐并產(chǎn)生鞭動效應(yīng)，進而形成納米纖維，納米纖維在旋轉(zhuǎn)渦流式作用下按照一定角度旋轉(zhuǎn)，防止納米纖維之間的靜電斥力導(dǎo)致納米纖維無序排列。向著一個方向有序排列的納米纖維沉積在與出絲裝置相對的渦流式接收器上，渦流式接收器旋轉(zhuǎn)過程中，形成納米纖維排列方向一致的有序結(jié)構(gòu)的納米纖維集合體。由于納米纖維排列有序，納米纖維彼此緊密排列，經(jīng)過旋轉(zhuǎn)加捻后形成的納米纖維集合體結(jié)構(gòu)致密有序，性能穩(wěn)定。

如附圖2所示，還可以在渦流式接收器5的中心軸線上設(shè)置一根牽引長絲7，與以中心軸線為旋轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)的渦流式接收器配合接收納米纖維，納米纖維一端沉積在收集面上，另一端沉積在牽引長絲7上，形成多層結(jié)構(gòu)的納米纖維絲錐。納米纖維絲錐中的納米纖維在靜電場力、牽引長絲7的牽引力及渦流式接收器5作用力下在牽引長絲7表面形成納米纖維集合體，牽引長絲7一端連接卷繞裝置1，實現(xiàn)連續(xù)制備納米纖維集合體。

出絲裝置的出絲孔可以采用單孔或者多層復(fù)合孔，成型出單一纖維或復(fù)合纖維，多層復(fù)合孔的橫截面可以為同心的形狀或者偏心的形狀，從而在帶電液滴形成泰勒錐時控制納米纖維的形狀和每根纖維的層狀結(jié)構(gòu)。

上述各實施方式是實現(xiàn)本發(fā)明的具體實施例，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員可以理解，而在實際應(yīng)用中，可以在形式上和細節(jié)上對其作各種改變，而不偏離本發(fā)明的精神和范圍。