[发明专利]利用电纺丝技术制备的三维多孔纱线及其制备方法

摘要

本发明公开了一种利用电纺丝技术制备的三维多孔纱线及其制备方法。该方法是采用旋转纤维作为支撑物收集电纺丝制备的聚合物或聚合物复合纤维，并通过后续处理制备得到三维多孔纱线。本发明的制备方法可以使纱线成型快速直接，并且该方法适合所有高压静电纺丝可制备的纳米材料的手机成型；并且本发明制备得到的纱线具有互联通的网络结构，有利于实现大的电导率。所述纳米纤维之间由大量互相联通的孔隙填充，有利于液体如电解液在电极中的扩散。

主权项

1.一种利用电纺丝技术制备三维多孔纱线的制备方法，其特征在于：利用了电纺丝装置，所述电纺丝装置包括高压电源(4)、可导电的毛细针管(2)和金属收集平板(6)，所述高压电源(4)的正负极分别与可导电的毛细针管(2)、金属收集平板(6)连接，电纺丝装置还包括旋转铜丝(7)，所述旋转铜丝(7)置于可导电的毛细针管(2)与金属收集平板(6)之间，并且所述旋转铜丝的轴与金属收集平板平行；所述旋转铜丝与金属收集平板的距离比其与可导电的毛细针管的距离短；所述旋转铜丝可以与金属收集平板相连或不相连；具体步骤如下：电纺丝前驱体溶液通过可导电的毛细针管流出，在高压静电场、溶液黏滞力、溶液表面张力、重力综合作用下被拉伸成纳米纤维；所述高压静电场由高压电源(4)通过导线(5)施加在可导电的毛细针管(2)和金属收集平板(6)上；电纺丝制备的纳米纤维(3)在电场作用下向金属收集平板(6)上聚集，在聚集过程中被置于金属收集板上的旋转铜丝(7)缠绕收集而形成纱线；将0.5g PAN溶解于5mL DMF中作为电纺丝前驱体溶液；然后以0.2mL/h的流速从可导电的毛细针管流出，可导电的毛细针管和直径为300微米的旋转铜丝之间的距离为15cm，可导电的毛细针管到金属收集平板间的距离为18cm，旋转铜丝置于金属收集平板之上3cm出处，旋转铜丝的轴和收集平板平行，所述可导电的毛细针管和高压电源的正极或负极相连，金属收集板和负极或正极相连；在可导电的毛细针管和金属平板之间施加15kV的高压；控制旋转铜丝的转速为3000r/min；电纺丝制备的纳米PAN纳米纤维落到旋转铜丝上并被缠绕而裹在铜丝表面形成PAN纱线；对所制备的含铜丝的PAN纱线进行碳化处理之后得到Cu/碳纳米纤维纱线；用硝酸腐蚀掉铜丝之后得到碳纳米纤维纱线。