一種靜電輔助溶液噴射紡絲裝置及紡絲方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種靜電輔助溶液噴射紡絲裝置及紡絲方法，所述紡絲裝置包括噴絲頭、環(huán)形感應(yīng)電極、導(dǎo)線、高壓靜電發(fā)生器、導(dǎo)輥、接收網(wǎng)簾；該紡絲裝置的靜電場不是直接加在噴絲孔上，而是加在環(huán)形感應(yīng)電極上，這樣靜電場不會直接使溶液帶電，而是讓溶液產(chǎn)生感應(yīng)電荷，從而對紡絲溶液射流進(jìn)行拉伸。所述紡絲方法將至少一種聚合物溶解在至少一種溶劑中，制成紡絲溶液；將紡絲溶液從噴絲頭的噴絲孔中擠出，紡絲溶液被出氣口噴射出的高速噴射氣流牽伸細(xì)化，紡絲溶液細(xì)流在高速噴射氣流和環(huán)形感應(yīng)電極靜電場作用下，溶劑揮發(fā)形成微納米纖維，微納米纖維在高速噴射氣流和環(huán)形感應(yīng)電極靜電場作用下，收集在接收網(wǎng)簾上。
【專利說明】一種靜電輔助溶液噴射紡絲裝置及紡絲方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及微納米纖維制備技術(shù)，具體為一種靜電輔助溶液噴射紡絲裝置及紡絲方法。

【背景技術(shù)】
[0002]目前微納米纖維的制備方法包括復(fù)合紡絲技術(shù)、離心紡絲技術(shù)、靜電紡絲技術(shù)和溶液噴射紡絲技術(shù)等。靜電紡絲技術(shù)是聚合物溶液或熔體在靜電作用下進(jìn)行噴射拉伸而獲得納米級纖維的技術(shù)，即將直流高壓施加于聚合物溶液或熔體與收集裝置之間，使聚合物溶液或熔體帶上幾千至上萬伏高壓靜電，當(dāng)電場力足夠大時，帶電的聚合物液滴克服表面張力形成噴射細(xì)流，細(xì)流在噴射過程中隨溶劑蒸發(fā)或冷卻凝固而固化，最終落在收集裝置上，形成類似無紡布的纖維氈，其納米纖維直徑一般在幾十納米(nm)至及微米(ym)之間。隨著人們對微納米技術(shù)的廣泛關(guān)注，靜電紡絲法近些年來獲得了快速發(fā)展，并已經(jīng)用于幾十種不同的高分子，如聚酯、尼龍、聚乙烯醇等柔性高分子的電紡、聚氨酯彈性體的電紡、液晶態(tài)的剛性高分子聚對苯二甲酰對苯二胺的電紡等。此外，包括蠶絲、蜘蛛絲在內(nèi)的蛋白質(zhì)和核酸(DNA)等生物大分子也可以進(jìn)行電紡。單纖維的直徑可以隨加工條件而變化，典型的電紡纖維的直徑為40nm?2 μ m。但目前的電紡技術(shù)在推廣上存在一定技術(shù)問題，如目前靜電紡絲機(jī)的產(chǎn)量很低，大規(guī)模應(yīng)用的難度較大。近年來，眾多研究者著手于多針頭靜電紡、無針靜電紡等技術(shù)的研究以期實(shí)現(xiàn)微納米纖維的大規(guī)模制備。
[0003]溶液噴射紡絲技術(shù)是中國專利(專利號ZL201110041792.3)揭示的一種新型微納米纖維制備方法，該技術(shù)與靜電紡絲技術(shù)具有不同的纖維成形驅(qū)動力。靜電紡絲是一種公知的微納米纖維制備技術(shù)，依靠靜電場作用，對溶液射流進(jìn)行拉伸細(xì)化最終得到纖維。靜電場作用會使所得纖維間存在同種電荷從而提高微納米纖維的均勻性，同時電壓在一定范圍內(nèi)的增高會使納米纖維的直徑降低。溶液噴射紡絲技術(shù)利用高速氣流對聚合物溶液細(xì)流進(jìn)行超細(xì)拉伸制備微納米纖維，具有較高的紡絲效率，單孔噴絲效率可高于針孔靜電紡絲十倍以上，且可使用噴絲模頭，因此，可以實(shí)現(xiàn)微納米纖維的規(guī)?；苽洌寻l(fā)展成為微納米纖維制備的重要方法之一。
[0004]利用溶液噴射技術(shù)制備的微納米纖維由于成形過程中受到氣流的影響，表現(xiàn)為三維卷曲形態(tài)，在很多領(lǐng)域具有明顯的優(yōu)勢，如應(yīng)用于過濾領(lǐng)域時表現(xiàn)出明顯的低過濾阻力的優(yōu)點(diǎn)。但是纖維的不規(guī)則卷曲形態(tài)也使得纖維在聚積時表現(xiàn)出一定宏觀上的不均勻性。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明擬解決的技術(shù)問題是，提供一種靜電輔助溶液噴射紡絲裝置及紡絲方法。該紡絲裝置的靜電場不是直接加在噴絲孔上，而是加在環(huán)形感應(yīng)電極上，這樣靜電場不與紡絲溶液直接接觸，不會直接使溶液帶電，而是讓溶液產(chǎn)生感應(yīng)電荷，從而對紡絲溶液射流進(jìn)行拉伸。該紡絲方法不僅可以使得紡絲安全性及可操作性增強(qiáng)，而且增加了對靜電場大小的調(diào)控范圍；可以有效的解決氣流成纖的成束現(xiàn)象，使得纖維間分布均勻，有益于過濾、生物組織基材等方向的應(yīng)用。
[0006]本發(fā)明解決所述技術(shù)問題的技術(shù)方案是，提供一種靜電輔助溶液噴射紡絲裝置，包括噴絲頭、導(dǎo)線、高壓靜電發(fā)生器、導(dǎo)輥和接收網(wǎng)簾；所述噴絲頭包括進(jìn)氣口、出氣口、噴絲孔和儲液池；所述噴絲頭中的出氣口出口壓力為0.2-1.2MPa ;所述噴絲頭是至少具有一個噴絲孔的噴絲頭，當(dāng)噴絲孔的個數(shù)是兩個或兩個以上時，噴絲孔孔中心距是0.2cm-4cm ；所述高壓靜電發(fā)生器自帶安全接地導(dǎo)線；所述接收網(wǎng)簾固定在導(dǎo)輥上，隨著導(dǎo)輥的滾動，接收網(wǎng)簾可以輸出卷裝的納米纖維氈，接收網(wǎng)簾通過導(dǎo)線接地；所述噴絲頭距離接收網(wǎng)簾的距離范圍在20-140cm，接收網(wǎng)簾的目數(shù)范圍是40-200目；其特征在于該裝置還包括環(huán)形感應(yīng)電極，所述環(huán)形感應(yīng)電極直徑為0.l-2cm，環(huán)形感應(yīng)電極位于噴絲孔正下方0-2cm處，通過導(dǎo)線與高壓靜電發(fā)生器相連，從而附帶高壓靜電，電壓范圍為0-35kV。
[0007]本發(fā)明解決所述技術(shù)問題的技術(shù)方案是，提供一種靜電輔助溶液噴射紡絲方法，具體紡絲方法如下:
[0008]將至少一種聚合物溶解在至少一種溶劑中，制成紡絲溶液，紡絲溶液濃度在2-30wt%之間；將紡絲溶液經(jīng)計(jì)量泵計(jì)量供應(yīng)到噴絲頭的儲液池中，供應(yīng)速率為5-50mL/h.孔，紡絲溶液從噴絲頭的噴絲孔中擠出，紡絲溶液被出氣口噴射出的高速噴射氣流以5-60°的夾角牽伸細(xì)化，高速噴射氣流通過進(jìn)氣口提供給噴絲頭，出氣口出口壓力為0.2-1.2MPa，溫度為室溫；紡絲溶液細(xì)流在高速噴射氣流和環(huán)形感應(yīng)電極靜電場作用下，溶劑揮發(fā)形成微納米纖維，微納米纖維在高速噴射氣流和環(huán)形感應(yīng)電極靜電場作用下，收集在距離噴絲頭20-140cm處接收網(wǎng)簾上，接收網(wǎng)簾固定在導(dǎo)輥上，隨著導(dǎo)輥的滾動，接收網(wǎng)簾輸出卷裝的微納米纖維氈。
[0009]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是:本發(fā)明形成的靜電場和靜電紡絲的電場不同，不是直接加在噴絲孔上，不與紡絲溶液直接接觸，不會直接使溶液帶電，而是讓溶液產(chǎn)生感應(yīng)電荷，從而對紡絲溶液射流進(jìn)行拉伸。這種設(shè)計(jì)不僅可以使得紡絲安全性及可操作性增強(qiáng)，而且增加了對靜電場大小的調(diào)控范圍。同時，靜電的分絲作用可以有效的解決氣流成纖的成束現(xiàn)象，使得纖維間分布均勻，有益于過濾、生物組織基材等方向的應(yīng)用。靜電的拉伸作用也有利于溶液射流的拉伸細(xì)化，使纖維的微觀形態(tài)可控性增強(qiáng)，同時靜電力的拉伸也使纖維結(jié)晶度在一定范圍內(nèi)有所增強(qiáng)，提高纖維力學(xué)性能。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0010]圖1為本發(fā)明一種靜電輔助溶液噴射紡絲裝置及紡絲方法的裝置示意圖；
[0011]圖2為本發(fā)明紡絲方法實(shí)施例1所得納米纖維的表面形貌電鏡圖；
[0012]圖3為本發(fā)明紡絲方法實(shí)施例2所得納米纖維的表面形貌電鏡圖；
[0013]圖4為本發(fā)明紡絲方法實(shí)施例3所得納米纖維的表面形貌電鏡圖；
[0014]圖5為本發(fā)明紡絲方法實(shí)施例4所得納米纖維的表面形貌電鏡圖；
[0015]圖6為本發(fā)明紡絲方法實(shí)施例5所得納米纖維的表面形貌電鏡圖；
[0016]圖7為本發(fā)明紡絲方法實(shí)施例6所得納米纖維的表面形貌電鏡圖；
[0017]圖8為本發(fā)明紡絲方法實(shí)施例7所得納米纖維的表面形貌電鏡圖。

【具體實(shí)施方式】
[0018]下面結(jié)合實(shí)施例及附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說明。
[0019]本發(fā)明所述的靜電輔助溶液噴射紡絲裝置，包括噴絲頭1、環(huán)形感應(yīng)電極2、導(dǎo)線3、高壓靜電發(fā)生器4、導(dǎo)輥5、接收網(wǎng)簾6 ；
[0020]所述噴絲頭I包括進(jìn)氣口 11、出氣口 12、噴絲孔13和儲液池14 ;所述進(jìn)氣口 11是氣體入口，出氣口 12是產(chǎn)生切向氣流的孔道；所述噴絲頭中的出氣口 12出口壓力為
0.2-1.2MPa ;所述環(huán)形感應(yīng)電極直徑為0.l-2cm,環(huán)形感應(yīng)電極2位于噴絲孔13正下方0-2cm處，通過導(dǎo)線3與高壓靜電發(fā)生器4相連，從而附帶高壓靜電，電壓范圍為0-35kV ;所述高壓靜電發(fā)生器4自帶安全接地導(dǎo)線，不會發(fā)生漏電現(xiàn)象；所述接收網(wǎng)簾6固定在導(dǎo)輥5上，隨著導(dǎo)輥5的滾動，接收網(wǎng)簾6可以輸出卷裝的微納米纖維氈，接收網(wǎng)簾6通過導(dǎo)線3接地；所述噴絲頭I距離接收網(wǎng)簾6的距離范圍在20-140cm，接收網(wǎng)簾6的目數(shù)范圍是40-200目。
[0021]環(huán)形感應(yīng)電極2的加入，使得高壓靜電發(fā)生器4產(chǎn)生的靜電場不用加在噴絲頭I的噴絲孔13上，靜電場不與紡絲溶液直接接觸，不會直接使溶液帶電，而是讓溶液產(chǎn)生感應(yīng)電荷，從而對紡絲溶液射流進(jìn)行拉伸。
[0022]噴絲頭I是至少具有一個噴絲孔的噴絲頭，當(dāng)噴絲孔的個數(shù)是兩個或兩個以上時，噴絲孔孔中心距是0.2cm-4cm。
[0023]所述靜電輔助溶液噴射紡絲方法如下:
[0024]制備紡絲溶液濃度在2_30wt%之間，將紡絲溶液經(jīng)計(jì)量泵計(jì)量供應(yīng)到噴絲頭I的儲液池14中，供應(yīng)速率為5-50mL/h.孔，紡絲溶液從噴絲孔13中擠出，紡絲溶液被出氣口12噴射出的高速噴射氣流以5-60°的夾角牽伸細(xì)化，高速噴射氣流通過進(jìn)氣口 11提供給噴絲頭1，出氣口 12出口壓力(噴射壓力)為0.2-1.2MPa，溫度為室溫；紡絲溶液細(xì)流在高速噴射氣流和環(huán)形感應(yīng)電極靜電場作用下，溶劑揮發(fā)形成微納米纖維，微納米纖維在高速噴射氣流和環(huán)形感應(yīng)電極靜電場作用下，收集在距離噴絲頭20-140cm處接收網(wǎng)簾6上，接收網(wǎng)簾6固定在導(dǎo)輥5上，隨著導(dǎo)輥5的滾動，接收網(wǎng)簾6輸出卷裝的微納米纖維氈。
[0025]以下給出本發(fā)明的具體實(shí)施例，但發(fā)明申請的權(quán)利要求保護(hù)范圍不受具體實(shí)施例的限制。
[0026]實(shí)施例1
[0027]將平均分子量(Mw)為280,000的聚氨酯溶解于以質(zhì)量分?jǐn)?shù)12%的比例溶入N, N-二甲基甲酰胺中，攪拌直至混合均勻，制成紡絲溶液，紡絲溶液的粘度在25°C下為4300mP.S0
[0028]將紡絲溶液經(jīng)計(jì)量泵供應(yīng)到噴絲頭I的儲液池14中，供應(yīng)速率為10mL/h.孔，紡絲溶液從噴絲孔13中擠出，噴絲頭I是單孔噴絲頭；紡絲溶液被出氣口 12噴射出的高速噴射氣流以30°的夾角牽伸細(xì)化，高速噴射氣流通過進(jìn)氣口 11提供給噴絲頭1，出氣口 12出口壓力(噴射壓力)設(shè)定為0.05MPa，溫度為室溫。紡絲溶液細(xì)流經(jīng)過環(huán)形感應(yīng)電極2的電場作用，電壓是3kV，環(huán)狀電極直徑為0.5cm，放置在噴絲孔的正下方Ocm處，溶劑揮發(fā)形成微納米纖維，微納米纖維在高速噴射氣流和靜電場作用下，收集在距離噴絲頭18cm處40目的接收網(wǎng)簾6上，接收網(wǎng)簾6固定在導(dǎo)輥5上，隨著導(dǎo)輥5的滾動，接收網(wǎng)簾6輸出卷裝的微納米纖維氈。
[0029]利用SEM影像測量所得到的微納米纖維，所得微納米纖維的直徑在0.5-2微米之間，電場力分絲效果較明顯，纖維分散基本均勻，無纏結(jié)現(xiàn)象(參見圖2)。
[0030]實(shí)施例2
[0031]將平均分子量(Mw)為350，000的聚丙烯腈以質(zhì)量分?jǐn)?shù)20%的比例溶入N，N- 二甲基甲酰胺中，在攪拌下直至混合均勻，制成紡絲溶液，紡絲溶液粘度在30°C下為14900mP.S0
[0032]將紡絲溶液經(jīng)計(jì)量泵計(jì)量供應(yīng)到噴絲頭I的儲液池14中，供應(yīng)速率為30mL/h.孔，紡絲溶液從噴絲孔13中擠出，噴絲頭I是四孔噴絲頭,孔中心距Icm ;紡絲溶液被出氣口 12噴射出的高速噴射氣流以60°的夾角牽伸細(xì)化，高速噴射氣流通過進(jìn)氣口 11提供給噴絲頭1，出氣口 12出口壓力(噴射壓力)設(shè)定為0.15MPa，溫度為室溫。紡絲溶液細(xì)流經(jīng)過環(huán)形感應(yīng)電極2的電場作用，電壓是10kV，環(huán)狀電極直徑為0.9cm，放置在噴絲的正下方0.5cm處，溶劑揮發(fā)形成微納米纖維，微納米纖維在高速噴射氣流和靜電場作用下，收集在距離噴絲頭25cm處100目的接收網(wǎng)簾6上，接收網(wǎng)簾6固定在導(dǎo)輥5上，隨著導(dǎo)輥5的滾動，接收網(wǎng)簾6輸出卷裝的微納米纖維氈。
[0033]利用SEM影像測量所得到的微納米纖維，所得微納米纖維的直徑在0.31-1.2微米之間，電場力分絲效果明顯，纖維分散基本均勻，無纏結(jié)現(xiàn)象(參見圖3)。
[0034]實(shí)施例3
[0035]將平均分子量(Mw)為300，000的聚(環(huán)氧乙烷)以質(zhì)量分?jǐn)?shù)8%的比例溶解于去離子水中，并加入相對于聚(環(huán)氧乙烷)質(zhì)量2%的硝酸銀(AgNO3),攪拌直至混合均勻，制成紡絲溶液，紡絲溶液粘度在50°C下為1800mP.S。
[0036]將紡絲溶液經(jīng)計(jì)量泵計(jì)量供應(yīng)到噴絲頭I的儲液池14中，供應(yīng)速率為20mL/h.孔，紡絲溶液從噴絲孔13中擠出，噴絲頭I是6孔噴絲頭，孔中心距2.5cm ;紡絲溶液被出氣口 12噴射出的高速噴射氣流以40°的夾角牽伸細(xì)化，高速噴射氣流通過進(jìn)氣口 11提供給噴絲頭1，出氣口 12出口壓力(噴射壓力)設(shè)定為0.3MPa，溫度為室溫。紡絲溶液細(xì)流經(jīng)過環(huán)形感應(yīng)電極2的電場作用，電壓是15kV，環(huán)狀電極直徑為1.4cm，放置在噴絲的正下方Icm處，溶劑揮發(fā)形成微納米纖維，微納米纖維在高速噴射氣流和靜電場作用下，收集在距離噴絲頭30cm處140目的接收網(wǎng)簾6上，接收網(wǎng)簾6固定在導(dǎo)輥5上，隨著導(dǎo)輥5的滾動，接收網(wǎng)簾6輸出卷裝的微納米纖維氈。
[0037]利用SEM影像測量所得到的微納米纖維，所得微納米纖維的直徑在0.08-0.58微米之間，電場力分絲效果明顯，纖維分散基本均勻，無纏結(jié)現(xiàn)象(參見圖4)。
[0038]實(shí)施例4
[0039]將聚合度為1600的纖維素以質(zhì)量分?jǐn)?shù)3%的比例溶解于LiCl/DMAc(氯化鋰/N，N-二甲基乙酰胺)中，在攪拌下直至混合均勻，并混入質(zhì)量分?jǐn)?shù)含量為0.2%的納米銀顆粒，制成紡絲溶液，紡絲溶液粘度在45°C下為8400mP.S。
[0040]將紡絲溶液經(jīng)計(jì)量泵計(jì)量供應(yīng)到噴絲頭I的儲液池14中，供應(yīng)速率為18mL/h ?孔，紡絲溶液從噴絲孔13中擠出，噴絲頭I是單孔噴絲頭；紡絲溶液被出氣口 12噴射出的高速噴射氣流以50°的夾角牽伸細(xì)化，高速噴射氣流通過進(jìn)氣口 11提供給噴絲頭1，出氣口 12出口壓力(噴射壓力)設(shè)定為0.65MPa，溫度為室溫。紡絲溶液細(xì)流經(jīng)過環(huán)形感應(yīng)電極2的電場作用，電壓是20kV，環(huán)狀電極直徑為1.8cm，放置在噴絲的正下方1.5cm處，溶劑揮發(fā)形成微納米纖維，微納米纖維在高速噴射氣流和靜電場作用下，收集在距離噴絲頭45cm處180目的接收網(wǎng)簾6上，接收網(wǎng)簾6固定在導(dǎo)輥5上，隨著導(dǎo)輥5的滾動，接收網(wǎng)簾6輸出卷裝的微納米纖維氈。
[0041]收集到的微納米纖維非織造布經(jīng)水洗，去除氯化鋰，干燥后，利用SEM影像測量所得到的微納米纖維，所得微納米纖維的直徑在0.22-0.92微米之間，電場力分絲效果明顯，纖維分散基本均勻，無纏結(jié)現(xiàn)象(參見圖5)
[0042]實(shí)施例5
[0043]按實(shí)施例1和實(shí)施例2所述的聚氨酯和聚丙烯腈原料以質(zhì)量比1:3混合溶解于N，N-二甲基甲酰胺中制成聚合物質(zhì)量分?jǐn)?shù)12%的紡絲液，紡絲溶液粘度在30°C下為7400mP.S0
[0044]將紡絲溶液經(jīng)計(jì)量泵計(jì)量供應(yīng)到噴絲頭I的儲液池14中，供應(yīng)速率為15mL/h.孔，紡絲溶液從噴絲孔13中擠出，噴絲頭I是九孔噴絲頭,孔中心距1.5cm ;紡絲溶液被出氣口 12噴射出的高速噴射氣流以30°的夾角牽伸細(xì)化，高速噴射氣流通過進(jìn)氣口 11提供給噴絲頭1，出氣口 12出口壓力(噴射壓力)設(shè)定為0.8MPa，溫度為室溫。紡絲溶液細(xì)流經(jīng)過環(huán)形感應(yīng)電極2的電場作用，電壓是20kV，環(huán)狀電極直徑為1.8cm，放置在噴絲的正下方1.5cm處，溶劑揮發(fā)形成微納米纖維，微納米纖維在高速噴射氣流和靜電場作用下，收集在距離噴絲頭50cm處200目的接收網(wǎng)簾6上，接收網(wǎng)簾6固定在導(dǎo)輥5上，隨著導(dǎo)輥5的滾動，接收網(wǎng)簾6輸出卷裝的微納米纖維氈。
[0045]利用SEM影像測量所得到的微納米纖維，所得微納米纖維的直徑在0.42-1.81微米之間，電場力分絲效果明顯，纖維分散基本均勻，無纏結(jié)現(xiàn)象(參見圖6)。
[0046]實(shí)施例6
[0047]按實(shí)施例1和實(shí)施例2所述的聚氨酯和聚丙烯腈原料以質(zhì)量比1:1混合溶解于N，N-二甲基甲酰胺/ 二甲基亞砜(體積比為4:1)中制成聚合物質(zhì)量分?jǐn)?shù)10%的紡絲液，紡絲溶液粘度在25°C下為5700mP.S。
[0048]將紡絲溶液經(jīng)計(jì)量泵計(jì)量供應(yīng)到噴絲頭I的儲液池14中，供應(yīng)速率為35mL/h ?孔，紡絲溶液從噴絲孔13中擠出，噴絲頭I是單孔噴絲頭；紡絲溶液被出氣口 12噴射出的高速噴射氣流以40°的夾角牽伸細(xì)化，高速噴射氣流通過進(jìn)氣口 11提供給噴絲頭1，出氣口 12出口壓力(噴射壓力)設(shè)定為1.2MPa，溫度為室溫。紡絲溶液細(xì)流經(jīng)過環(huán)形感應(yīng)電極2的電場作用，電壓是30kV，環(huán)狀電極直徑為2cm，放置在噴絲的正下方2cm處，溶劑揮發(fā)形成微納米纖維，微納米纖維在高速噴射氣流和靜電場作用下，收集在距離噴絲頭60cm處160目的接收網(wǎng)簾6上，接收網(wǎng)簾6固定在導(dǎo)輥5上，隨著導(dǎo)輥5的滾動，接收網(wǎng)簾6輸出卷裝的微納米纖維氈。
[0049]利用SEM影像測量所得到的微納米纖維，所得微納米纖維的直徑在0.78-1.33微米之間，電場力分絲效果明顯，纖維分散基本均勻，無纏結(jié)現(xiàn)象(參見圖7)。
[0050]實(shí)施例7
[0051 ] 將平均聚合度為640的纖維素醋酸酯以質(zhì)量分?jǐn)?shù)22 %的比例溶解于丙酮/N，N- 二甲基甲酰胺(體積比90:10)中，在攪拌下直至混合均勻，制成紡絲溶液，紡絲溶液粘度在25°C下為 2400mP.S。
[0052]將紡絲溶液經(jīng)計(jì)量泵計(jì)量供應(yīng)到噴絲頭I的儲液池14中，供應(yīng)速率為25mL/h ?孔，紡絲溶液從噴絲孔13中擠出，噴絲頭I是單孔噴絲頭；紡絲溶液被出氣口 12噴射出的高速噴射氣流以35°的夾角牽伸細(xì)化，高速噴射氣流通過進(jìn)氣口 11提供給噴絲頭1，出氣口 12出口壓力(噴射壓力)設(shè)定為IMPa，溫度為室溫。紡絲溶液細(xì)流經(jīng)過環(huán)形感應(yīng)電極2的電場作用，電壓是35kV，環(huán)狀電極直徑為2cm，放置在噴絲的正下方2cm處，溶劑揮發(fā)形成微納米纖維，微納米纖維在高速噴射氣流和靜電場作用下，收集在距離噴絲頭70cm處120目的接收網(wǎng)簾6上，接收網(wǎng)簾6固定在導(dǎo)輥5上，隨著導(dǎo)輥5的滾動，接收網(wǎng)簾6輸出卷裝的微納米纖維氈。
[0053]利用SEM影像測量所得到的微納米纖維，所得微納米纖維的直徑在0.42-0.96微米之間，電場力分絲效果明顯，纖維分散基本均勻，無纏結(jié)現(xiàn)象(參見圖8)。
[0054]在上述說明中，本發(fā)明制備方法采用下面的測試方法來確定各種所列出的特性參數(shù)。
[0055]1.紡絲溶液濃度:以電子天平分別稱量聚合物質(zhì)量和溶劑質(zhì)量，計(jì)算聚合物質(zhì)量占總質(zhì)量的百分比例。
[0056]2.紡絲溶液粘度:在配備有一個20mm平行板的流變儀上進(jìn)行測量。在23°C下，剪切速率以4分鐘從O上升到1000s—1，將數(shù)據(jù)收集下來，并以s—1下的mP.s(毫帕.秒)記錄。
[0057]3.微納米纖維直徑:通過掃描電子顯微鏡進(jìn)行觀察、測量，對于每個微納米纖維制品樣品，測量100根纖維的直徑給出其平均直徑范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種靜電輔助溶液噴射紡絲裝置，包括噴絲頭、導(dǎo)線、高壓靜電發(fā)生器、導(dǎo)輥和接收網(wǎng)簾；所述噴絲頭包括進(jìn)氣口、出氣口、噴絲孔和儲液池；所述噴絲頭中的出氣口出口壓力為0.2-1.2MPa ;所述噴絲頭是至少具有一個噴絲孔的噴絲頭，當(dāng)噴絲孔的個數(shù)是兩個或兩個以上時，噴絲孔孔中心距是0.2cm-4cm ;所述高壓靜電發(fā)生器自帶安全接地導(dǎo)線；所述接收網(wǎng)簾固定在導(dǎo)輥上，隨著導(dǎo)輥的滾動，接收網(wǎng)簾可以輸出卷裝的納米纖維氈，接收網(wǎng)簾通過導(dǎo)線接地；所述噴絲頭距離接收網(wǎng)簾的距離范圍在20-140cm，接收網(wǎng)簾的目數(shù)范圍是40-200目；其特征在于該裝置還包括環(huán)形感應(yīng)電極，所述環(huán)形感應(yīng)電極直徑為0.l-2cm，環(huán)形感應(yīng)電極位于噴絲孔正下方0-2cm處，通過導(dǎo)線與高壓靜電發(fā)生器相連，從而附帶高壓靜電，電壓范圍為0-35kV。
2.一種靜電輔助溶液噴射紡絲方法，該方法采用權(quán)利要求1所述的靜電輔助溶液噴射紡絲裝置，具體紡絲方法如下: 將至少一種聚合物溶解在至少一種溶劑中，制成紡絲溶液，紡絲溶液濃度在2-30wt%之間；將紡絲溶液經(jīng)計(jì)量泵計(jì)量供應(yīng)到噴絲頭的儲液池中，供應(yīng)速率為5-50mL/h.孔，紡絲溶液從噴絲頭的噴絲孔中擠出，紡絲溶液被出氣口噴射出的高速噴射氣流以5-60°的夾角牽伸細(xì)化，高速噴射氣流通過進(jìn)氣口提供給噴絲頭，出氣口出口壓力為0.2-1.2MPa，溫度為室溫；紡絲溶液細(xì)流經(jīng)過環(huán)形感應(yīng)電極的電場作用，溶劑揮發(fā)形成微納米纖維，微納米纖維在高速噴射氣流和靜電場作用下，收集在距離噴絲頭20-140cm處接收網(wǎng)簾上，接收網(wǎng)簾固定在導(dǎo)輥上，隨著導(dǎo)輥的滾動，接收網(wǎng)簾輸出卷裝的微納米纖維氈。
【文檔編號】D01D5/00GK104451911SQ201410673678
【公開日】2015年3月25日 申請日期:2014年11月21日 優(yōu)先權(quán)日:2014年11月21日
【發(fā)明者】莊旭品, 程博聞, 唐定友, 蔡占軍, 周國青, 王航, 李紅軍 申請人:天津工業(yè)大學(xué)