[发明专利]用于表征微纳米纤维形成过程的原位接收装置和方法

说明书

技术领域

本发明涉及微纳米纤维技术领域，特别是涉及一种用于表征微纳米纤维形成过程的原位接收装置和方法。

背景技术

纤维微纳米化是一个研究热点。在实践上研究如何让纤维直径进一步减小，在理论上研究如何表征这尺度减小的过程和规律，都需要有客观而准确的实验数据为基础。因此，合理设计一个方法和装置，测定和表征纤维形成过程，并得到准确而真实的纤维直径数值非常重要。该方法和装置在用于表征纤维形成过程时，尽可能不影响或干扰原工艺加工条件，这样得到的才是真正工艺条件下的纤维形成过程现象。

现有的微纳米纺丝技术有很多种，对纺成微纳米纤维的接收方法也很多。如熔喷非织造接收装置有滚筒式、平网式和立体成型(芯轴)形式。静电纺丝接收装置有圆柱状转鼓接收装置、凝固池接收装置、旋转圆盘接收装置、框架接收装置、相对圆环接收装置、平行电极接收装置、尖端接收装置、辅助电极接收装置等等。关于微纳米纤维的接收方式和装置的专利较多，但是没有真正意义上的用于表征纤维形成过程的接收方法和装置。下面具体以熔喷工艺中的纤维接收装置为例说明。熔喷工艺中关于接收装置的专利有美国专利(USP4936934)，该专利主要采用滚筒表面接收纤维。接收时滚筒表面和纤维运动方向垂直，通过改变滚筒表面和喷丝孔出口的距离达到收集不同纺丝距离的纤维，同时本专利滚筒有内部均匀吸风可使熔喷纤网达到质量分布均匀。中国专利(申请号2010206195452.5，公告号CN201864904U)接收距离调节装置，该专利采用传统的网帘方式接收纤维，接收时网帘表面和纤维运动方向垂直，接收距离的调节是通过专门螺杆升降装置来完成。

按对纤维研究方面来说，这些接收方式的专利可归为一类接收方式，叫垂直接收方式，即接收面垂直于纤维运动方向。其优点是，能够提供纤维及产品的平均信息，如不同接收距离的纤维直径值，将该接收距离接收到的纤维测量直径，再求平均值即得到。适用于该微纳米纺丝技术中工艺与产品关系研究，即研究原料、形成纤维前的熔体与成品纤维之间的对应平均性能参数之间关系的研究。该类接收方式的缺点是，第一，该类接收方法的装置在使用时，对原工艺过程会造成一定的影响。如上所述，该装置对原工艺的干扰作用随着接收距离的减小而变大，在离喷丝头很近的距离如1-2cm左右时，偏差非常大。而研究熔喷工艺中纤维成型机理时，接收距离较小处纤维的指标值如直径等是很重要的基础数据。所以上述专利只适用于接收距离较大范围的纤维接收。第二，该类接收方法只能用于比较粗略的表面性研究，提供数据事实缺乏深度。它所提供的信息只有条件和结果方面的，缺乏中间过程详细信息，只能用于定性或大概定量方面研究。如在静电纺丝技术发展历程中，不同观测纤维成型方法在对待纤维是否存在分裂现象上有着不同的观点。在熔喷工艺也存在类似情况，从理论上看纤维在被气流拉伸过程中，除了直径变细外，还有许多其它信息，如会发生偶尔的断裂现象，断裂点大致位置，会发生横向的振动，形态发生改变，“shot”和“小点”的产生等，采用现有的接收方法均不能将上述信息捕捉到并反映出来。第三，该类接收方式所提供的信息是平均信息，缺乏原位性。如需要研究纤维在不同接收距离的直径数据，采用的方法是将在不同时间不同接收距离所得到纤维求平均值。但是当需要准确研究一根纤维沿长度方向上直径的变化时，则这种接收方式不能提供这方面信息。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种用于表征微纳米纤维形成过程的原位接收装置和方法，能够在相同时刻收集不同接收距离的纤维，解决目前现有的接收方法不能满足研究工作中的问题。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：提供一种用于表征微纳米纤维形成过程的原位接收装置，包括电机马达、传动装置、接收网帘、制动装置、机架装置和控制装置，所述机架装置由轴承组成；所述接收网帘的旋转轴安装在所述轴承上；所述传动装置一端与接收网帘的旋转轴相连，另一端与所述电机马达的输出轴相连；所述电机马达通过所述传动装置带动所述接收网帘绕自身旋转轴旋转；所述电机马达与控制装置相连；所述控制装置与制动装置相连；所述的电机马达的输出轴上还设有用于控制电机马达的输出轴与传动装置相接或断开的电子离合器；所述电子离合器由所述控制装置控制。

所述传动装置包括第一皮带轮和第二皮带轮，所述第一皮带轮和第二皮带轮通过同步齿形带相连；所述第一皮带轮的中心与所述电机马达的输出轴相连；所述第二皮带轮的中心与接收网帘的旋转轴相连。

所述接收网帘为金属网。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：还提供用于表征微纳米纤维形成过程的原位接收方法，包括以下步骤：