專利名稱：納米纖維長絲束的制備方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種納米纖維長絲束制備方法，屬于特種纖維制備的技術領域。
背景技術：
自1883年世界上第一根化學纖維——硝酸纖維誕生以來，合成纖維的研究和探索得到了迅速的發(fā)展，與之相應，各種紡絲方法也應運而生?，F(xiàn)在應用最普遍的紡絲方法主要有熔體紡絲、干法紡絲和濕法紡絲，其他的如相分離紡絲、閃蒸紡絲、靜電紡絲、液晶紡絲、反應紡絲等方法都是新發(fā)展起來的特殊工藝紡絲方法。
靜電紡絲法已被公認為一種簡單高效的纖維膜制備技術。電紡纖維的直徑比普通紡絲方法所獲得的纖維直徑小100-1000倍，并且具有巨大的比表面積。它不僅可以用作高效過濾材料，而且在生物醫(yī)學材料、化學傳感器、防護材料、納米復合材料等領域有廣泛應用前景。
典型的靜電紡絲技術是將聚合物溶液或溶膠加入具有微米數(shù)量級噴嘴的注射器中，使流體受到幾萬伏電場力作用。聚合物流體從噴嘴噴出后在空氣中迅速分裂成許多直徑極小的纖維，被接地的接收裝置接收，最后得到網(wǎng)狀或絮片狀的連續(xù)纖維集合體。美國專利(US6616435B2，US6689374B2，US6713011B2，US6743273B2)均設計了多噴頭連續(xù)靜電紡絲裝置來得到連續(xù)的納米纖維膜。
然而，由于電紡纖維的尺寸在納米或亞微米級，所以常常存在纖維散失的情況，而且在電紡過程中由于聚合物帶有同種電荷相互排斥，纖維向四周散開，不易制得長的納米纖維束或長絲。
有人在電紡時采用一種接地的金屬接受器，接受來自于一個噴頭產生的納米纖維，加工成納米纖維長絲，這種方法效率低。
有人在電紡時采用多噴頭系統(tǒng)，多噴頭產生的同種電荷納米纖維必須先與光潔的接地的金屬接受器接觸消散電荷后再進行聚攏形成長絲，但是多噴頭產生的同種電荷納米纖維在到達金屬接受器之前相互排斥，纖維飛散，導致?lián)p失。
因此，有必要發(fā)明一種更有效地制備納米纖維長絲的方法。

發(fā)明內容
技術問題本發(fā)明的目的是提供一種納米纖維長絲束制備方法，該方法能簡單、高效的生產納米纖維長絲束。
技術方案一種納米纖維長絲束的制備方法采用一個紡絲箱體，在紡絲箱體頂端的同一高度平行放置兩排噴口相對的電紡噴頭，在紡絲箱體中部設有若干組導絲輥對，導絲輥對與兩排噴口相對的電紡噴頭的距離都相等。一種納米纖維長絲束具體制備的步驟如下(1)將高聚物溶液輸送給納米纖維長絲束紡絲箱體中的電紡噴頭；(2)對兩排噴口相對的電紡噴頭分別施加相反極性的直流高電壓10KV-100KV；(3)電紡噴頭頂端的高分子溶液在電場力的作用下拉伸、鞭動形成帶有電荷的納米纖維，噴口相對的電紡噴頭噴出的納米纖維帶有相反電荷，在空中相互吸引、碰撞，形成的復合納米纖維，經(jīng)導絲輥對牽引、拉伸后形成長絲束。每排電紡噴頭中噴頭的間距為5-30cm；兩排噴口相對的電紡噴頭相距10-50cm。
高聚物溶液是同種高聚物溶液，或是異種高聚物溶液；高聚物溶液是高聚物溶于溶劑中或高聚物和添加劑混合物溶液；其中，高聚物是聚烯烴、聚鹵代烯烴、聚硅氧烷、聚醚、聚酰胺、聚酯、聚碳酸酯、聚氨酯、環(huán)氧樹脂、聚丙烯腈、聚丙烯酸類高分子、聚苯醚、聚酸酐、聚-α-氨基酸、聚苯硫醚，或是其中兩種或多種的共混物；或是甲殼素、殼聚糖、透明質酸、硫酸軟骨素、膠原、明膠、葡聚糖、纖維蛋白、絲蛋白中的一種或是它們的衍生物、或是其中兩種或多種的共混物；或是生物可吸收合成高分子聚-L-乳酸、聚-(D，L)-乳酸、聚羥基乙酸、聚己內酯、聚丁內酯、聚戊內酯、聚酯二氧雜環(huán)己烷、聚酸酐、聚-α-氨基酸中的一種或者是至少以下兩種單體的共聚物L-乳酸、D，L-乳酸、羥基乙酸、3-羥基丁酸、3-羥基戊酸、己內酯、丁內酯、戊內酯、氨基酸，或是其中兩種或多種的共混物；添加劑是抗菌劑、殺蟲劑、消炎藥物。
有益效果本發(fā)明與現(xiàn)有技術相比，具有如下優(yōu)點
(1)本發(fā)明采用一種納米纖維長絲束制備方法，在噴口相對的電紡噴頭上分別施加相反極性直流高電壓，電紡噴頭產生的帶相反電荷的納米纖維在空中相互吸引、碰撞，使纖維所帶的電荷消散，有效地避免了納米纖維在空中的飛散和損失，提高了生產效率，并且可以不使用接地線的金屬接受器。
(2)本發(fā)明將電紡噴頭水平放置避免了各種擾動引起不穩(wěn)定噴射時導致的產品瑕疵，提高了合格品的生產效率。
(3)本發(fā)明可以操作簡單、高效地制備出納米纖維長絲束。
(4)本發(fā)明向噴口相對的電紡噴頭輸不同的高聚物溶液，可以簡單、高效地制備出復合納米纖維長絲束。


圖1為本發(fā)明的總體結構示意圖。
圖2為本發(fā)明的工作原理圖。
以上的圖中有電紡噴頭1、導絲輥對2、紡絲箱體3。
具體實施例方式
一種納米纖維長絲束的制備方法采用一個紡絲箱體，在紡絲箱體頂端的同一高度平行放置兩排噴口相對的電紡噴頭，在紡絲箱體中部設有若干組導絲輥對，導絲輥對與兩排噴口相對的電紡噴頭的距離都相等。一種納米纖維長絲束具體制備的步驟如下(1)將高聚物溶液輸送給納米纖維長絲束紡絲箱體中的電紡噴頭；(2)對兩排噴口相對的電紡噴頭分別施加相反極性的直流高電壓10KV-100KV；(3)電紡噴頭頂端的高分子溶液在電場力的作用下拉伸、鞭動形成帶有電荷的納米纖維，噴口相對的電紡噴頭噴出的納米纖維帶有相反電荷，在空中相互吸引、碰撞，形成的復合納米纖維，經(jīng)導絲輥對牽引、拉伸后形成長絲束。每排電紡噴頭中噴頭的間距為5-30cm；兩排噴口相對的電紡噴頭相距10-50cm。
高聚物溶液是同種高聚物溶液，或是異種高聚物溶液；高聚物溶液是高聚物溶于溶劑中或高聚物和添加劑混合物溶液；其中，高聚物是聚烯烴、聚鹵代烯烴、聚硅氧烷、聚醚、聚酰胺、聚酯、聚碳酸酯、聚氨酯、環(huán)氧樹脂、聚丙烯腈、聚丙烯酸類高分子、聚苯醚、聚酸酐、聚-α-氨基酸、聚苯硫醚，或是其中兩種或多種的共混物；或是甲殼素、殼聚糖、透明質酸、硫酸軟骨素、膠原、明膠、葡聚糖、纖維蛋白、絲蛋白中的一種或是它們的衍生物、或是其中兩種或多種的共混物；或是生物可吸收合成高分子聚-L-乳酸、聚-(D，L)-乳酸、聚羥基乙酸、聚己內酯、聚丁內酯、聚戊內酯、聚酯二氧雜環(huán)己烷、聚酸酐、聚-α-氨基酸中的一種或者是至少以下兩種單體的共聚物L-乳酸、D，L-乳酸、羥基乙酸、3-羥基丁酸、3-羥基戊酸、己內酯、丁內酯、戊內酯、氨基酸，或是其中兩種或多種的共混物；添加劑是抗菌劑、殺蟲劑、消炎藥物。
實施例1聚丙烯腈PAN100g溶于1000mlN，N-二甲基甲酰胺中，將此高聚物溶液輸送給納米纖維長絲束紡絲箱體中的兩排各100個電紡噴頭。紡絲箱體中各排電紡噴頭的間距為5cm，兩排噴口相對的電紡噴頭相距10cm。對兩排噴口相對的電紡噴頭分別施加相反極性的直流高電壓±20kv，電紡噴頭內徑為0.5mm。導絲輥牽引長絲束的速度為3cm/s。電紡噴頭頂端噴射出的納米纖維經(jīng)導絲輥牽引后形成長絲束并導出收集。
實施例2聚-L-乳酸PLLA(粘均分子量10萬)100g溶于500ml丙酮及500mlN，N-二甲基甲酰胺的混合溶劑中，將此高聚物溶液輸送給納米纖維長絲束紡絲箱體中的兩排各100個電紡噴頭。每排電紡噴頭中噴頭的間距為30cm，兩排噴口相對的電紡噴頭相距50cm。對兩排噴口相對的電紡噴頭分別施加相反極性的直流高電壓±10kv，電紡噴頭內徑為0.2mm。導絲輥牽引長絲束的速度為6cm/s。電紡噴頭頂端噴射出的納米纖維經(jīng)導絲輥牽引后形成長絲束并導出收集。
實施例3丙交酯和乙交酯的無規(guī)共聚物PLGA(其中質量組成丙交酯50％，乙交酯50％，粘均分子量10萬)150g溶于500ml丙酮及500mlN，N-二甲基甲酰胺的混合溶劑中，將此高聚物溶液輸送給納米纖維長絲束紡絲箱體中的一排1000個電紡噴頭。聚-L-乳酸PLLA(粘均分子量10萬)100g溶于500ml丙酮及500mlN，N-二甲基甲酰胺的混合溶劑中，將此高聚物溶液輸送給納米纖維長絲束紡絲箱體中的另一排1000個電紡噴頭。每排電紡噴頭中噴頭的間距為20cm，兩排噴口相對的電紡噴頭相距30cm。對兩排噴口相對的電紡噴頭分別施加相反極性的直流高電壓±25kv，電紡噴頭內徑為0.8mm。導絲輥牽引長絲束的速度為2cm/s。電紡噴頭頂端噴射出的納米纖維經(jīng)導絲輥牽引后形成長絲束并導出收集。
實施例4丙交酯和乙交酯的無規(guī)共聚物PLGA(其中質量組成丙交酯50％，乙交酯50％，粘均分子量10萬)150g溶于500ml丙酮及500ml N，N-二甲基甲酰胺的混合溶劑中，再加入3g布洛芬，充分溶解后將此高聚物溶液輸送給納米纖維長絲束紡絲箱體中的兩排各100個電紡噴頭。每排電紡噴頭中噴頭的間距為10cm，兩排噴口相對的電紡噴頭相距30cm。對兩排噴口相對的電紡噴頭分別施加相反極性的直流高電壓±10kv，電紡噴頭內徑為0.3mm。導絲輥牽引長絲束的速度為3cm/s。電紡噴頭頂端噴射出的納米纖維經(jīng)導絲輥牽引后形成長絲束并導出收集。
實施例5聚丙烯腈PAN100g溶于1000ml N，N-二甲基甲酰胺中，再加入10g納米Ag2O，超聲振蕩使之充分溶解后將此高聚物溶液輸送給納米纖維長絲束紡絲箱體中的兩排各200個電紡噴頭。每排電紡噴頭中噴頭的間距為15cm，兩排噴口相對的電紡噴頭相距35cm。對兩排噴口相對的電紡噴頭分別施加相反極性的直流高電壓±20kv，電紡噴頭內徑為1.0mm。導絲輥牽引長絲束的速度為1cm/s。電紡噴頭頂端噴射出的納米纖維經(jīng)導絲輥牽引后形成長絲束并導出收集。
實施例6丙交酯和乙交酯的無規(guī)共聚物PLGA(其中質量組成丙交酯50％，乙交酯50％，粘均分子量10萬)150g溶于500ml丙酮及500ml N，N-二甲基甲酰胺的混合溶劑中，再加入3g布洛芬，充分溶解后將此高聚物溶液輸送給納米纖維長絲束紡絲箱體中的兩排各1000個電紡噴頭。聚-L-乳酸PLLA(粘均分子量10萬)100g溶于500ml丙酮及500ml N，N-二甲基甲酰胺的混合溶劑中，將此高聚物溶液輸送給納米纖維長絲束紡絲箱體中的另一排1000個電紡噴頭。每排電紡噴頭中噴頭的間距為15cm，兩排噴口相對的電紡噴頭相距30cm。對兩排噴口相對的電紡噴頭分別施加相反極性的直流高電壓±15kv，電紡噴頭內徑為0.5mm。導絲輥牽引長絲束的速度為5cm/s。電紡噴頭頂端噴射出的納米纖維經(jīng)導絲輥牽引后形成長絲束并導出收集。
實施例7聚氨酯PU150g溶于1000ml N，N-二甲基甲酰胺中，將此高聚物溶液輸送給納米纖維長絲束紡絲箱體中的兩排各200個電紡噴頭。每排電紡噴頭中噴頭的間距為10cm，兩排噴口相對的電紡噴頭相距20cm。對兩排噴口相對的電紡噴頭分別施加相反極性的直流高電壓±25kv，電紡噴頭內徑為1.0mm。導絲輥牽引長絲束的速度為2cm/s。電紡噴頭頂端噴射出的納米纖維經(jīng)導絲輥牽引后形成長絲束并導出收集。
實施例8聚苯醚砜PPES100g溶于1000ml二甲亞砜中，將此高聚物溶液輸送給納米纖維長絲束紡絲箱體中的兩排各200個電紡噴頭。每排電紡噴頭中噴頭的間距為30cm，兩排噴口相對的電紡噴頭相距50cm。對兩排噴口相對的電紡噴頭分別施加相反極性的直流高電壓±20kv，電紡噴頭內徑為1.0mm。導絲輥牽引長絲束的速度為3cm/s。電紡噴頭頂端噴射出的納米纖維經(jīng)導絲輥牽引后形成長絲束并導出收集。
實施例9聚丙烯腈PAN100g溶于1000ml N，N-二甲基甲酰胺中，再加入10g納米Ag2O，超聲振蕩使之充分溶解后將此高聚物溶液輸送給納米纖維長絲束紡絲箱體中的一排1000個電紡噴頭。聚氨酯150g溶于1000ml N，N-二甲基甲酰胺中，將此高聚物溶液輸送給納米纖維長絲束紡絲箱體中的另一排1000個電紡噴頭。每排電紡噴頭中噴頭的間距為20cm，兩排噴口相對的電紡噴頭相距20cm。對兩排噴口相對的電紡噴頭分別施加相反極性的直流高電壓±30kv，電紡噴頭內徑為1.0mm。導絲輥牽引長絲束的速度為5cm/s。電紡噴頭頂端噴射出的納米纖維經(jīng)導絲輥牽引后形成長絲束并導出收集。
權利要求
1.一種納米纖維長絲束的制備方法，其特征在于采用一個紡絲箱體(3)，在紡絲箱體(3)頂端的同一高度平行放置兩排噴口相對的電紡噴頭(1)，在紡絲箱體(3)中部設有若干組導絲輥對(2)，導絲輥對(2)與兩排噴口相對的電紡噴頭(1)的距離都相等，具體制備的步驟如下1)將高聚物溶液輸送給納米纖維長絲束紡絲箱體(3)中的電紡噴頭(1)；2)對兩排噴口相對的電紡噴頭(1)分別施加相反極性的直流高電壓10KV-100KV；3)電紡噴頭(1)頂端的高分子溶液在電場力的作用下拉伸、鞭動形成帶有電荷的納米纖維，噴口相對的電紡噴頭(1)噴出的納米纖維帶有相反電荷，在空中相互吸引、碰撞，形成的復合納米纖維，經(jīng)導絲輥對(2)牽引、拉伸后形成長絲束。
2.根據(jù)權利要求1所述的納米纖維長絲束的制備方法，其特征在于紡絲箱體(3)中每排電紡噴頭(1)中噴頭的間距為5-30cm；兩排噴口相對的電紡噴頭(1)相距10-50cm。
3.根據(jù)權利要求1所述的納米纖維長絲束制備方法，其特征在于高聚物溶液是同種高聚物溶液，或是異種高聚物溶液；高聚物溶液是高聚物溶于溶劑中或高聚物和添加劑混合物溶液；其中，高聚物是聚烯烴、聚鹵代烯烴、聚硅氧烷、聚醚、聚酰胺、聚酯、聚碳酸酯、聚氨酯、環(huán)氧樹脂、聚丙烯腈、聚丙烯酸類高分子、聚苯醚、聚酸酐、聚-α-氨基酸、聚苯硫醚，或是其中兩種或多種的共混物；或是甲殼素、殼聚糖、透明質酸、硫酸軟骨素、膠原、明膠、葡聚糖、纖維蛋白、絲蛋白中的一種或是它們的衍生物、或是其中兩種或多種的共混物；或是生物可吸收合成高分子聚-L-乳酸、聚-(D，L)-乳酸、聚羥基乙酸、聚己內酯、聚丁內酯、聚戊內酯、聚酯二氧雜環(huán)己烷、聚酸酐、聚-α-氨基酸中的一種或者是至少以下兩種單體的共聚物L-乳酸、D，L-乳酸、羥基乙酸、3-羥基丁酸、3-羥基戊酸、己內酯、丁內酯、戊內酯、氨基酸，或是其中兩種或多種的共混物；添加劑是抗菌劑、殺蟲劑、消炎藥物。
全文摘要
納米纖維長絲束制備方法是一種能簡單、高效的生產納米纖維長絲束的方法，采用一個紡絲箱體(3)，在紡絲箱體頂端的同一高度平行放置兩排噴口相對的電紡噴頭(1)，在紡絲箱體中部設有若干組導絲輥對(2)，導絲輥對與兩排噴口相對的電紡噴頭的距離都相等，具體制備的步驟如下1)將高聚物溶液輸送給納米纖維長絲束紡絲箱體中的電紡噴頭；2)對兩排噴口相對的電紡噴頭分別施加相反極性的直流高電壓；3)電紡噴頭頂端的高分子溶液拉伸、鞭動形成帶有電荷的納米纖維，噴口相對的電紡噴頭噴出的納米纖維帶有相反電荷，在空中相互吸引、碰撞，形成的復合納米纖維，經(jīng)導絲輥牽引、拉伸后形成長絲束，該操作簡單、高效，沒有納米纖維損失。
文檔編號D01D5/00GK1687493SQ20051003857
公開日2005年10月26日 申請日期2005年3月25日 優(yōu)先權日2005年3月25日
發(fā)明者李新松, 姚琛, 宋唐英 申請人:東南大學