一种提高静电纺丝多射流的方法及装置

摘要

本发明专利公开了一种可提高静电纺丝射流数量的方法及其装置。该生产方法包括以下工艺步骤：(1)制备聚合物溶液或熔体；(2)喷丝头尖端多射流形成：聚合物溶液或熔体以适当流量从贮液装置中挤出，在与高压静电发生器正极相连的喷丝头处形成液滴或熔滴。与喷丝头相对位置配置一根金属针，金属针与接收装置同侧。施加适当的电压，在静电场力的作用下，溶液或熔体在喷丝头处形成圆锥状隆起，即泰勒锥，当电场强度达到一定值时，有多股射流从泰勒锥中射出。(3)纳米纤维成形与接收。该生产装置依据本发明生产方法设计，主要包括供液系统、纺丝系统、接收系统、传动与控制系统。本发明可在不需要增加电压或添加导电物质等其它条件下，将传统静电纺丝过程的单一射流变为多射流，同时改善由于多喷头静电相互干扰造成的纳米纤维膜结构不匀等缺陷，生产效率较高，可实现纳米纤维规模化生产的需要。

主权项

一种提高静电纺丝多射流的方法及装置，该生产方法包括如下工艺步骤： (1)制备聚合物溶液或熔体：制备聚合物溶液时，先将固体聚合物及其良溶液以适当的质量分数比浓度在搅拌机中搅拌混合均匀，静置1‑2小时后，再把制备好的聚合物溶液送入储液装置中备用；所述的固体混合物是指可溶性混合物，包括聚乙烯醇、聚乙烯吡咯烷酮、聚丙烯腈或聚酯；所述的良溶剂包括水、乙醇、二甲基甲酰胺或氯仿等；所述适当的质量百分比浓度是指所述聚合物溶液在适当的静电场作和下能够在喷丝头顶端形成圆锥隆起的质量百分比浓度。制备聚合物熔体时，先将固体聚合物加热至熔融状态，制得粘度适中的纺丝熔体；所述的固体聚合物聚丙烯、聚乙烯、聚己内酯、聚乳酸、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚甲基丙烯酸甲酯等；所述粘度适中的纺丝熔体在电场力作用下在喷丝头顶端形成圆锥状隆起的粘度。 (2)静电纺丝工艺过程：注射泵以适当的流量，使聚合物溶液或熔体从储液装置中挤出。喷丝头与高压静电发生器正极相连，接收装置安置在与喷丝头正对方向一定距离处，接收装置与大地相连。施加适当的电压，溶液在喷丝头顶端形成圆锥形隆起，该隆起被称为泰勒锥，当静电场力大于或等于溶液或熔体表面张力时，有射流从泰勒锥顶端射出。 (2)多股射流形成：在喷丝头不远处放置一根接地金属针，该金属针与喷丝头相对，并保持一定的距离和角度。在正常静电纺丝过程中引入该金属针后，原来静电场中的射流会立刻变成多股射流。 (3)纳米纤维形成：多射流在所述的电场力作用下运动，在喷射过程中，溶剂挥发或熔体射流冷却，多射流在静电力的作用下拉伸细化成纳米级纤维。 (4)纳米纤维接收：在与喷丝头相对位置一定距离处设置一个接收装置，接收多股射流固化而成的纳米纤维，形成纳米纤维毡或纳米纤维纱 。