[发明专利]一种静电纺丝方法及其制备的纳米纤维/玻璃纤维复合过滤材料

说明书

技术领域

本发明属静电纺丝技术领域，涉及一种静电纺丝方法及其制备的纳米纤维/玻璃纤维复合过滤材料。

背景技术

多针头静电纺丝过程中，针头之间会产生电场干扰，使针头与针头之间的电场强度产生差异，从而导致射流不稳定，最终影响纺丝得到的纤维膜的均匀性。对纺丝过程中的电场强度进行控制，使得每根喷丝头射流保持稳定，可以有效改善纤维膜的均匀性，实现滤料性能的稳定。现有文献中主要使用金属辅助电极对针头间电场进行控制，通过在喷丝头针尖处添加与针头施加相同电压的金属圆环来使射流稳定(ButtafocoL,KolkmanNG,Engbers-BuijtenhuijsP,etal.Electrospinningofcollagenandelastinfortissueengineeringapplications[J].Biomaterials,2006,27(5):724-34.)，或者在针头外部使用金属圆通进行电场控制(KimG,ChoY-S,KimWD.Stabilityanalysisformulti-jetselectrospinningprocessmodifiedwithacylindricalelectrode[J].EuropeanPolymerJournal,2006,42(9):2031-8.)；专利CN203583021U公开了“一种平板电极多喷头静电纺装置”，其通过在喷丝头前加一金属板，金属板上有与喷丝头配合的通孔，高压电源同时与喷丝头和金属板连接，使其具有相同点位，从而使射流稳定；朱文斌等(朱文斌,史晶晶,杨恩龙.辅助电极作用下双喷头静电纺丝电场及射流受力分析[J].纺织学报,2012,06:6-9.)通过在喷头处加装圆锥形金属辅助电极，辅助电极与喷头相连以降低相邻针头之间电场干扰。这些方法通过在纺丝针头上附加金属辅助电极，辅助电极与针头施加同种大小电压的方法，使纺丝射流稳定性得到改善。但是在高电压纺丝时，针头与辅助电极之间容易发生放电现象，产生的火花极易引起安全事故。

静电纺是一种利用高电压进行纺丝的纳米纤维制备技术，同时也是一种纳米纤维驻极技术，在纺丝的过程中可将大量空间电荷注入纤维当中，空间电荷易被纤维内部的深陷阱捕获，同时可诱导偶极极化而产生极化电荷，在对粒子进行过滤的过程中可通过静电吸附作用提升过滤效率(姚翠娥.熔喷聚丙烯滤料驻极影响因素研究[D].东华大学,2014.)。而驻极过滤材料在使用及储存过程中，由于空气中存在的水分以及微粒等与驻极材料直接接触，使驻极材料中表面电荷逸散加快，从而使驻极效应衰减变快，最终导致滤料过滤效率不稳定(田涛,吴金辉,郝丽梅,杨荆泉.聚丙烯纤维驻极体滤材的储电性能[J].纺织学报,2010,31(6):25-28.)。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种静电纺丝方法及其制备的纳米纤维/玻璃纤维复合过滤材料。针对现有技术中多针头静电纺丝过程中电场干扰的问题，使用绝缘材料对每个针头进行防干扰隔绝处理。

本发明的一种静电纺丝方法，为多针头静电纺丝，所述多针头静电纺丝的针头之间绝缘。

作为优选的技术方案：

如上所述的一种静电纺丝方法，所述针头共用同一绝缘底板。

如上所述的一种静电纺丝方法，所述针头之间绝缘是指使用绝缘材料对每个针头进行防干扰隔绝处理；具体为在所述针头的四周围有绝缘材料形成隔绝槽，隔绝槽的形状为方形或者圆形，隔绝槽的深度为所述针头长度的1～5倍。当喷丝头处施加高电压时，绝缘材料隔绝槽表面产生极化电荷，形成的极化电场与原电场方向相反，会对此方向电场强度产生一定的抵消作用，使来自相邻针头之间的电场互相干扰减小，从而使射流稳定，且在高电压静电纺丝过程中不会发生放电现象。

如上所述的一种静电纺丝方法，所述绝缘材料为苯乙烯-丁二烯-丙烯腈共聚物、聚碳酸酯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚丙烯、聚酰胺、聚苯乙烯、聚氯乙烯、聚乙烯、聚四氟乙烯、聚偏氟乙烯或聚对苯二甲酸乙二酯。

本发明还提供了一种纳米纤维/玻璃纤维复合过滤材料制备方法，具体步骤为：

(1)静电纺丝；

步骤为：

a)将无机纳米颗粒加入溶剂中，并超声分散，得到纳米颗粒均匀分散的分散液；

b)将聚合物加入所述分散液中，配制成均匀且稳定的纺丝溶液；