[发明专利]一种制备纳米纤维膜的装置有效
申请号: | 202110658429.X | 申请日: | 2021-06-11 |
公开(公告)号: | CN113355803B | 公开(公告)日: | 2022-08-26 |
发明(设计)人: | 周清峰;龚元兵;宋子良;马宜人;梁钜东 | 申请(专利权)人: | 广东三水合肥工业大学研究院;佛山市钜联智创科技有限责任公司 |
主分类号: | D04H1/728 | 分类号: | D04H1/728;D01D5/00 |
代理公司: | 北京之于行知识产权代理有限公司 11767 | 代理人: | 何志欣 |
地址: | 528137 广东省佛山市三水工业*** | 国省代码: | 广东;44 |
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摘要: | |||
搜索关键词: | 一种 制备 纳米 纤维 装置 | ||
本发明涉及一种制备纳米纤维膜的装置,至少包括:喷嘴,用于引导熔融树脂进行静电纺丝以生产纳米纤维膜,其特征在于,还包括第一辅助纺丝单元和第二辅助纺丝单元,其中,第一辅助纺丝单元,其被配置为能够形成沿所述喷嘴延伸的方向从喷嘴的后端侧朝向喷嘴的前端侧进行喷射加热的第一气流,第二辅助纺丝单元,其被配置为能够形成沿所述喷嘴延伸的方向从所述喷嘴的前端侧朝向喷嘴的后端侧进行喷射加热且被第一气流围绕的第二气流。该装置通过采用双气流辅助加热可保持纺丝射流的熔融状态,避免了现有技术中采用温控装置而导致的熔体量缩减以及放电风险。
技术领域
本发明涉及纳米纤维膜的制备技术领域,尤其涉及一种制备纳米纤维膜的装置。
背景技术
静电纺丝法是聚合物溶液或熔体在静电作用下进行喷射拉伸而获得超细纤维的纺丝方法。采用静电纺丝技术制得的纤维直径可达纳米级,并可在几个纳米到几个微米之间进行调节。目前静电纺丝技术已经大量应用于各种聚合物纳米纤维及纳米纤维膜的制备中,而制得的纳米纤维膜材料具有孔隙率高、比表面积大、纤维精细程度与均一性高、长径比大等优点。近年来,静电纺丝作为一种可制备超精细纤维的新型加工工艺已经引起人们的广泛关注。静电纺丝技术是非牛顿流体的高聚物溶液在高压电场的作用下克服表面张力和粘弹性力,进行拉伸弯曲运动获得纳米到亚微米级纤维的一种技术。静电纺丝的具体工作原理为:将聚合物溶液带上几千至上万伏静电,带电液滴在电场作用下被加速,当电场力足够大时,聚合物液滴可克服表面张力形成喷射细流,带电的聚合物射流在电场力、粘滞阻力、表面张力的作用下被拉伸细化,同时带电射流在电场中由于存在表面电荷而发生弯曲,细流在喷射过程中被蒸发或固化,最终落在收集装置上,形成类似无纺布的纳米纤维毡。
现有的静电纺丝装置一般由四部分组成,分别为:高压电源、电纺液供液装置、电纺液喷射装置、收集装置。工作过程为:电纺液供液装置利用注射器将聚合物溶液通过软管与固定在电纺液喷射装置上的金属针头相连,电纺液喷射装置通过金属片与高压电源装置相连,这样使金属针头与高压电源相连并使液体带电。在工作时,金属喷头与收集装置之间形成高压电场,聚合物溶液克服表面张力被拉伸细化形成纳米纤维被收集装置收集。在静电纺丝过程中,高分子溶液在高压静电场的作用下,首先形成“泰勒锥”,由于高分子链上带上电荷,在泰勒锥里高分子溶液中的高分子链在电荷的静电排斥作用下不断拉长,与此同时溶剂不断挥发,最终在收集板形成直径在微米以下(或几十到几百纳米)的纤维。
在熔体静电纺丝的过程中,静电纺丝喷头所喷射出的熔点比较高的熔体状的纺丝材料会因与其周围的环境温度相差较大而快速冷却下来,冷却下来的纺丝材料的流动性会大大降低,最终会导致无法正常制备出该纺丝材料特定的纳米纤维结构。另外,在同轴纺中,若静电纺丝喷头所喷射出的熔体状的纺丝材料的熔点与其周围的环境温度相差不大,则纺丝材料不能在喷射后快速冷却成型,此时,同轴纺丝喷头所喷射出的两种或多种纺丝材料则会发生相互渗透而混合在一起,最终会对所制备出的同轴纳米纤维的质量造成影响。因此,如何对纺丝材料周围的环境温度进行控制,以降低其对纺丝材料的影响是目前本领域技术人员亟待解决的主要技术问题之一。
目前,为了降低环境温度对纺丝材料的影响,现有常规方法是将整个静电纺丝装置放置在一个相对封闭的空间内,并在该封闭的空间内安装温控装置,通过温控装置对封闭空间内的温度进行控制,以降低环境温度对纺丝材料的影响。但是,由于需要将整个静电纺丝装置放置在一个封闭的空间内,将导致整个装置的体积比较大,而且温控装置需要对整个封闭空间内的温度进行控制和维持,将极大地增大能耗。
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