[发明专利]一种制备有序定向纤维的微流体纺丝装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种微流体机械纺丝的设备，更具体地说涉及一种制备有序定向纤维的微流体纺丝装置。

背景技术

目前，世界各国生产企业和科研单位普遍使用的纺丝装置主要是静电纺丝装置，熔融纺丝装置，模板拉丝等。而用于定向纺丝的方法主要是利用依靠接收器和电场控制。最典型的方法之一：如静电纺丝是基于高压静电场下掺杂磁性纳米粒子的导电流体产生高速喷射，用两个电极或者滚筒式接收器接收，形成定向排布的微纤维；或者是接收器添加两个电极，赋予喷丝处电荷，有效形成平行丝。然而，这些相对成熟的方法在定向操控微丝方面还是存在很大的挑战：①在纺制粘性较大或近乎绝缘的聚合物溶液熔体或溶液时，难以克服表面张力形成喷射流；②由于是在高压静电场下，对于安全简便节能的要求有待提高；③收集的正列纺丝只是趋于平行或者正交，且难于收集各种角度的网格正列。因此需要开发一种新的制备有序定向纤维的微流体纺丝装置以解决现有技术存在的问题。

发明内容

本发明的目的在于解决现有技术存在的问题与不足，提供一种制备有序定向纤维的微流体纺丝装置，该装置通过提供机械力，用于能纺出定向均一的有序微丝，形成各种正交矩阵的网格，实现纺丝图案用于图案化，并实现一种无高电压流、安全、节能、便捷的一种纺丝过程。

本发明是通过以下技术方案实现的：

本发明的制备有序定向微纤维的微流体纺丝装置，其包括有双通道微流泵1、控制面板I2、注射喷丝器3、开放式平板接收器5、旋转电机8、步进电机平移台9、控制面板II14和控制面板III15，其中双通道微流泵1安装在开放式平板接收器5上，注射喷丝器3安装在双通道微流泵1上并通过其针头4与开放式平板接收器5上的接收板6连接，开放式平板接收器5安装在旋转电机8上，开放式平板接收器5上的接收板6和卷筒16固定在旋转电机8定向卷绕丝上，旋转电机8安装在步进电机平移台9的底座10上，步进电机平移台9上还安装有控制水平方向的移动来控制丝的间距从而实现微丝间距的定量控制的平移步进电机12，旋转电机8和步进电机平移台9分别与控制面板II14和控制面板III15连接。

本发明的制备有序定向微纤维的微流体纺丝装置，其进一步的技术方案是所述的开放式平板接收器5的两端固定在旋转电机8上，可实现任意调控微丝相对接收器的角度。

本发明的制备有序定向微纤维的微流体纺丝装置，其进一步的技术方案还可以是所述的平移步进电机12可以往返旋转，带动步进电机平移台9的转轴13反向旋转使得收集平行丝的方向来回叠加，形成致密的膜。

本发明的制备有序定向微纤维的微流体纺丝装置，其进一步的技术方案还可以是所述的双通道微流泵1双通道垂直放置，注射喷丝器3垂直安装于开放式平板接收器5上方。

本发明的制备有序定向微纤维的微流体纺丝装置，其进一步的技术方案还可以是所述的开放式平板接收器5为滚筒式接收，可使收集均一定向。

本发明的制备有序定向微纤维的微流体纺丝装置，其进一步的技术方案还可以是所述的平移步进电机12可根据程序调控控制旋转顺时针还是逆时针以便转换成控制开放式平板接收器5水平移动的方向，可使接收器来回收丝。

本发明的工作过程如下：常温常压下，将聚合物溶液置入所述的注射器中，设置推进速率的旋转电机8速率，先挑出一根纤维连在上述所述的接收器上，由接收器上的玻璃片旋转卷绕处连续均一的丝。步进平移台9设置步进平移速率，使得卷出的丝位置随之偏移，理论等间距收集使之可以不重叠，得到等间距平行微丝正列。

如上可得第一层平行微丝正列，调换玻璃片接收器的角度，换成垂直的安置在旋转电机上，接收器卷丝时第二层以90°的方向叠加在第一层上，两层垂直相交行形成正交网格。亦可玻璃片与第一层任意角度安装在旋转电机上，接收与第一层成任意角度的第二层平行阵列丝，两层叠加形成多角度的网格。

通过接收器的自由安装，可以实现纺织纤维网格化的要求，还可实现对粘性较大和近乎绝缘的聚合物溶液的微流体纺丝，摆脱传统静电纺丝对原料的限制，并且能有效控制单纤维的接收位置和范围，因此，本发明型能够进一步满足大规模工业化生产的要求，并且结构简单，操作方便，避免千伏的高压使之节能环保安全。

本发明与现有技术相比具有以下的有益效果：通过微流体的推动力和接收器的拉力，可避免危险的高压技术或熔融纺丝所需的高温条件，实现常温常压下仿制均一定向的微丝，还可以实现近乎绝缘的聚合物熔体或溶液的静电纺丝，摆脱传统对绝缘原料的限制，并且能有效控制单纤维的接收位置和范围，因此，本发明能够促进定向纺丝的要求，并且重复性好，工艺简单，操作方便。