[发明专利]一种基于发泡的熔体电纺纤维

说明书

技术领域

本发明涉及一种静电纺丝纤维，尤其涉及一种基于发泡的熔体电纺纤维，属于静电纺丝领域。

背景技术

静电纺丝是一种特殊的纤维制造工艺，聚合物溶液或熔体在强电场中进行喷射纺丝。在电场作用下，针头处的液滴会由球形变为圆锥形(即“泰勒锥”)，并从圆锥尖端延展得到纤维细丝，纤维细丝的直径可以达到纳米级。

静电纺丝技术作为获得纳米纤维材料的最主要的方法之一，凭借较高的孔隙率和比表面积，在过滤材料、吸油等方面有很大的应用前景。特别是熔体静电纺丝因其环境友好、无需溶剂等优点更是受到广泛的关注，但是纤维直径过粗、孔隙率不够高制约其进一步的发展。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术中存在的上述问题，提出了一种能降低纤维的直径、制备出高孔隙率的纤维膜的基于发泡的熔体电纺纤维。

本发明的目的可通过下列技术方案来实现：一种基于发泡的熔体电纺纤维，该熔体电纺纤维的制备工艺主要包括以下步骤：

S1、在聚合物中溶入超临界气体形成过饱和状态，后经发泡为微孔聚合物；

S2、将上述经过发泡后的微孔聚合物经过纺丝装置制备得到熔体电纺纤维。

本发明先在聚合物中溶入超临界气体形成过饱和状态，后经发泡得到微孔聚合物，降低了聚合物的黏度，从而可以降低制备得到的纤维的直径，提高纤维表面的粗糙度和纤维的孔隙率。

在上述的一种基于发泡的熔体电纺纤维中，步骤S1中微孔聚合物通过间歇成型法或连续挤出成型法中的一种成型得到。

在上述的一种基于发泡的熔体电纺纤维中，间歇成型法在间歇成型装置中进行，歇成型装置包括用于浸置聚合物的密封容器、连通密封容器的超临界气体发生器Ⅰ和设置有温控装置Ⅰ的发泡装置。

在上述的一种基于发泡的熔体电纺纤维中，应用间歇成型装置的间歇成型法的具体工艺为：将聚合物浸置密封容器中溶入超临界气体发生器Ⅰ输送到密封容器中的超临界气体形成过饱和状态，然后将过饱和状态的聚合物经发泡装置发泡后得到微孔聚合物。

在上述的一种基于发泡的熔体电纺纤维中，过饱和状态的聚合物在发泡装置中的发泡方式为采用热甘油浴加热、水浴加热或烘箱加热中的一种进行加热发泡。

在上述的一种基于发泡的熔体电纺纤维中，连续挤出成型法在挤出装置中进行，挤出装置包括设置有料筒Ⅱ的挤出机、超临界气体发生器和静态混合器，静态混合器设置在挤出机的一端与料筒Ⅱ连通，超临界气体发生器连通至料筒Ⅱ。

本发明连续挤出成型法在挤出装置中进行，将挤出装置和熔体静电纺丝装置结合，挤出装置可以连续、稳定的给熔体静电纺丝装置供料，制备出均匀性较好的纳米纤维，提高纺丝效率，可以大批量制备纳米纤维。

在上述的一种基于发泡的熔体电纺纤维中，应用挤出装置的连续挤出成型法的具体工艺为：将聚合物加入料筒Ⅱ中溶入超临界气体发生器输送到料筒Ⅱ中的超临界气体形成过饱和状态，然后将过饱和状态的聚合物输送到静态混合器中经发泡得到微孔聚合物。

本发明挤出装置通过控制温控装置控制料筒Ⅱ中的温度将不同的聚合物加热至熔融状态，然后与超临界气体发生器Ⅱ输送的超临界气体混合均匀后通过螺杆输送到静态混合器中，在静态混合器中熔融聚合物和超临界气体形成发泡后的微孔聚合物，从而能够降低聚合物的黏度，最终可以降低纤维的直径。而且，在纺丝过程中，由于气体容易溢出，从而还可以提高纤维表面的粗糙度和纤维的孔隙率。

此外，本发明挤出装置中与超临界气体发生器Ⅱ连接的气阀和压力传感器能够控制超临界气体发生器输送超临界气体的流量和压力，保证超临界气体与熔融聚合物在料筒中充分、均匀地混合。

在上述的一种基于发泡的熔体电纺纤维中，步骤S2中纺丝装置为熔体静电纺丝装置，熔体静电纺丝装置包括料筒Ⅰ和喷嘴，喷嘴设置在料筒Ⅰ的下端，喷嘴中还设有毛细管且毛细管的出口端延伸到喷嘴外。

在上述的一种基于发泡的熔体电纺纤维中，熔体静电纺丝装置还包括接收装置和高压发生器，接收装置位于毛细管正下方，高压发生器连接在接收装置上用于在接收装置与毛细管之间形成电场。

在上述的一种基于发泡的熔体电纺纤维中，应用熔体静电纺丝装置制备熔体电纺纤维的具体工艺为：将步骤S1中经过发泡后的微孔聚合物输送至料筒Ⅰ中，然后经过喷嘴，在高压发生器产生的电场作用下，在毛细管下端经过电场拉伸，最后沉积在接收装置上得到纤维。

在上述的一种基于发泡的熔体电纺纤维中，聚合物为聚丙烯、聚乙烯、聚乙烯醇、聚氯乙烯、聚苯乙烯、聚甲醛，聚碳酸酯，聚酰胺、丙烯酸类塑料、聚烯烃共聚物、聚砜、聚苯醚中的一种。