[发明专利]一种纳米纤维纱线及其连续成纱方法

说明书

本发明公开了一种纳米纤维纱线及其连续成纱方法，该连续成纱方法包括：采用静电纺丝方法纺出纳米纤维，使纺出的纳米纤维在运动过程中、在n个电场力作用下分裂为n份；采用多个分别能够转动的集束导轮独立地收集各自对应的每份纳米纤维，在集束导轮的作用下使每份纳米纤维进行取向和牵伸，形成附着在集束导轮上的纳米纤维集聚体；在外力作用下从对应的纳米纤维集聚体中起出一条连续的纳米纤维集束，各条纳米纤维集束在独立地经过初步加捻后进行混合加捻，获得纳米纤维纱线，该方法不借助于其他纤维成纱，不仅连续，而且制成的纳米纤维纱线较好地保留了纳米纤维的优异性能，克服了现有纳米纤维存在的成纱过程易产生毛羽、力学强度差等问题。

技术领域

本发明属于纺织技术领域，具体涉及一种纳米纤维纱线及其连续成纱方法。

背景技术

随着纳米技术的兴起，20世纪80年代以后，能够纺出纳米纤维的静电纺丝技术受到了广泛的关注，静电纺丝的成型原理是带电荷的高分子溶液或熔体在静电场中流动和变形，当带有相同电荷的液滴之间排斥力大于表面张力时，就能使液滴彼此分离并产生变形，作圆锥状，待溶液蒸发或溶剂冷却后，三维无序液滴经收集可得到纳米级纤维。静电纺丝得到的纤维直径要明显小于常规方式下得到的纤维，这一特点也使单根纤维具有更大的比表面积和吸附能力，通过静电纺丝技术生产的非织造材料能够应用于一些高精密电子器件和过滤防护材料等领域，在生物医学工程中，静电纺丝形成的纳米纤维结构也基本能满足组织工程支架的要求。然而，纳米级尺寸同时也导致静电纺丝纤维的力学性能比传统短纤和长丝差的多，在纺丝和成纱过程中容易发生磨损，不易成型等问题，同时目前纳米纤维的成纱过程基本为间歇式操作，难以连续性生产。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是克服现有技术中的不足，提供一种新的纳米纤维纱线的生产方法，该方法不仅可以连续生产，而且制成的纳米纤维纱线不借助于其他纤维成纱，使得制成的纳米纤维纱线能够最大化地保留纳米纤维的各项优异性能，同时还克服了现有纳米纤维存在的成纱过程易产生毛羽、力学强度差等问题。

本发明同时还提供了上述方法生产的纳米纤维纱线。

为解决以上技术问题，本发明采取的一种技术方案如下：一种纳米纤维纱线的连续成纱方法，所述连续成纱方法包括如下步骤：

采用静电纺丝方法纺出纳米纤维，使纺出的纳米纤维在运动过程中、在n个电场力作用下分裂为n份，n为大于或等于2的整数；

采用多个分别能够转动的集束导轮独立地收集各自对应的每份纳米纤维，并在所述集束导轮的作用下使每份纳米纤维进行取向和牵伸，形成附着在所述集束导轮上的纳米纤维集聚体；

在外力作用下从每个所述集束导轮上的所述纳米纤维集聚体中起出一条连续的纳米纤维集束，各条纳米纤维集束在独立地经过初步加捻后进行混合加捻，连续获得纳米纤维纱线。

根据本发明的一些优选方面，所述静电纺丝方法采用单针纺丝针头进行静电纺丝，各个所述电场力分别形成在所述单针头与各个所述集束导轮之间。

根据本发明的一些优选方面，所述电场力为能够通过所述单针纺丝针头与各个所述集束导轮之间的电压差和/或所述单针纺丝针头与各个所述集束导轮之间的距离大小进行调节的可调形式电场力。

根据本发明的一些优选且具体的方面，各个所述集束导轮的中心共面且与水平面平行，所述单针纺丝针头的出口方向的延伸线垂直于所述水平面，且控制所述单针纺丝针头的出口与各个所述集束导轮的中心共同形成的平面之间的距离为10-30cm。

根据本发明的一些优选方面，所述集束导轮包括能够沿自身轴心线转动的绝缘套管以及绕设在所述绝缘套管上的导电金属环，所述纳米纤维集聚体附着在所述导电金属环的外侧。

根据本发明的一些优选且具体的方面，所述导电金属环的半径为3-10cm。

根据本发明的一些优选方面，所述初步加捻采用初捻工作辊，所述混合加捻采用混捻工作辊；