[发明专利]一种制备蓬松态纳米短纤维的静电纺丝装置及方法

说明书

本发明公开了一种制备蓬松态纳米短纤维的静电纺丝装置及方法。静电纺丝装置包括储液箱、溶液泵、喷头、高压静电发生器、导热粒子、激振板、激振器及温控装置；所述储液箱、溶液泵、喷头依次连接，激振板设于喷头的正下方，高压静电发生器与喷头电性连接，激振板接地，温控装置与激振板连接用于加热激振板，若干大小不一的导热粒子设于激振板上，激振板的下方连接激振器。本发明利用静电纺丝技术生成纳米纤维，通过激振板的震动、加热作用，使导热粒子将纤维拉伸、拉断成具有纳米级别孔隙、微米级别孔隙的高比表面积的蓬松态纳米纤维。

技术领域

本发明涉及静电纺丝技术领域，具体涉及一种制备蓬松态纳米短纤维的静电纺丝装置及方法。

背景技术

静电纺丝即在高压静电下用聚合物溶液进行纺丝的过程。静电纺丝可以制备直径在几十到几百纳米的纤维，产品具有较高的孔隙率和较大的比表面积，成分多样化，直径分布均匀，在生物医学、环境工程以及纺织等领域具有很高的应用价值。

纳米短纤维不但具有大的比表面积，而且具有良好的强度和刚度、易分散、加工性能良好等特点，在过滤、催化、医学等领域具有较大的应用。多孔结构的纳米短纤维其表面积、孔隙率、表面活性及吸附性能都有更进一步的提高，因此，多孔结构纳米短纤维的制备具有重要意义。

现有纳米短纤维的制备方法一般为模板法、化学气相沉积法，或者是静电纺丝得到纳米纤维后再进行后处理，如超声切断、高速剪切切断等方法。中国专利CN105536075A提出了一种一种纳微米纤维壳聚糖聚乳酸复合支架及其制备方法，它采用在一定条件下分别静电纺丝纳米和微米壳聚糖聚乳酸复合纤维膜，复合纤维膜经碱洗风干后，按一定配比将纳米和微米纤维膜在水中高速剪切成短纤维。中国专利CN1603036A公开了一种功能纳米短纤维的制备，主要利用静电纺丝技术，在高压电场下将聚合物溶液迅速拉伸成并转化成固体超细纤维，生成直径在50－1000纳米的纳米纤维，这些纤维被直接收集在水中，并且使用循环水真空泵加速收集，利用真空形成时高速水流所产生的剪切效应，将收集的纳米长纤维迅速剪切成长度为几个毫米的纳米短纤维。

上述制备纳米短纤维的工艺技术复杂，且所得纳米短纤维的比表面积不高，应用受到一定的限制。

发明内容

为解决现有技术中..的技术问题，本发明提供一种制备蓬松态纳米短纤维的静电纺丝装置及方法。

本发明采用方案是：

一种制备蓬松态纳米短纤维的静电纺丝装置，包括储液箱、溶液泵、喷头、高压静电发生器、导热粒子、激振板、激振器及温控装置；

所述储液箱、溶液泵、喷头依次连接，激振板设于喷头的正下方，高压静电发生器与喷头电性连接，激振板接地，喷头与激振板之间形成高压静电场；温控装置与激振板连接用于加热激振板，若干大小不一的导热粒子设于激振板上，激振板的下方连接激振器，激振器用于使激振板发生上下激振。

优选地，所述导热粒子的直径在0.01μm～500μm的范围内选择。

优选地，所述喷头喷口的内径为45μm～1200μm，高压静电发生器输出的电压为-60kV～60kV，喷头喷口与激振板的间距为：8cm～16cm。

优选地，所述激振器的输出频率为1Hz～125Hz，激振幅值为500μm～50000μm。

优选地，所述温控装置的加热温度为20℃～300℃。

一种用于上述任意一项所述静电纺丝装置的纺丝方法，包括以下步骤：

1)、配置纺丝溶液，组装纺丝装置；

2)、将配制好的纺丝溶液装入储液箱，开启溶液泵，设定溶液泵流量为10μl/hr～100ml/hr，喷头处出现持续稳定的溶液；