[發明專利]一種雙噴頭雙極性靜電紡絲方法

無效

• 申請號: 201010623384.4
• 申請日: 2010-12-28
• 公開（公告）號: CN102121137A
• 公開（公告）日: 2011-07-13
• 發明（設計）人: 王兢;蘇梅英;杜海英;鄭雁公
• 申請（專利權）人: 大連理工大學
• 主分類號: D01D5/00
• 分類號: D01D5/00;D01D4/00
• 代理公司: 大連理工大學專利中心 21200
• 代理人: 侯明遠

技術領域

本發明屬于納米纖維材料制備技術領域。涉及一種雙噴頭雙極性靜電紡絲方法，特別適于制備由兩種不同纖維構成的交織網絡狀新型材料，從而制作新型電子器件。

背景技術

采用靜電紡絲方法制備納米纖維材料用于敏感功能傳感器的研究工作近年來已經廣泛開展。但多數研究是采用單噴頭制備單一物質納米纖維材料。也有研究采用多噴頭紡絲方法，其目的是增大紡絲面積，只能同時制備出單一材料的納米纖維。已有的單噴頭或多噴頭紡絲都是單極性靜電紡絲。施加的高壓直流電使容器的金屬噴頭與收集板之間形成靜電場，當噴頭內的有機液體的表面靜電力克服了液體的表面張力時，液體就會從噴頭噴出，固化后形成納米纖維。噴頭接正極或者收集板接正極都能紡絲。由于多噴頭都接同一極性，多噴頭紡絲存在嚴重地噴絲之間的排斥現象，紡出的纖維形成多個區域。同時目前的靜電紡絲方法，還不能制備出兩種不同納米纖維構成的復合交織網絡狀材料。

發明內容

本發明提供一種制備兩種不同組分纖維交織網絡狀新型材料的靜電紡絲方法，解決多噴頭紡絲存在的噴絲之間的排斥問題。

本發明的技術解決方案是，采用兩個容器分別承裝兩種氧化物與有機物混合的液態原料，這兩個容器的金屬噴頭分別連接兩個高壓直流電源。電路連接方法為，對一個噴頭施加正向直流電壓，另一個噴頭施加負向直流電壓，中間連接一個接電路地端的收集板。本發明所用儀器和電路均為現有技術，價格低廉且容易實現。無需外加其它工藝，就可以制備出各種兩類納米纖維交織網絡狀新型材料。

本發明包括兩個承裝有機液態原料的容器，每個容器配有金屬噴頭，兩個高壓直流電源，一個收集板。實現異質紡絲設備的連接示意圖如圖1所示。本發明的原理是，一個噴頭接正向電壓，與接地端的收集板形成靜電場，實現紡絲；另一個噴頭接反向電壓，與接地端的收集板形成反向靜電場，同樣實現紡絲；而兩個噴頭之間為異性電壓端，二者噴出的纖維相互吸引，當兩個容器裝有不同材料時，就形成了兩種纖維交織的網絡狀材料。既同時噴出兩種纖維材料，又解決了單極性多噴頭噴出纖維之間的排斥問題。具體操作時，將兩個容器分別裝上要制備的兩種氧化物材料與有機溶劑的混合液，根據纖維的尺寸參數調節兩噴頭間距離以及噴頭與收集板之間的距離。每個容器的噴頭連接一個高壓直流電源，一個與收集板正向連接，另一個與收集板反向連接；收集板接電路的地極。實現雙噴頭雙極性靜電紡絲效果圖如圖2所示。

本發明的效果和益處是，提供了一種雙噴頭雙極性靜電紡絲方法，工藝簡單，操作方便。通過在容器中加入不同原料，就可以制得各種兩類納米纖維交織網絡狀新型材料。不僅可以為敏感電子器件新結構材料提供新的制備方法，而且為新型異質纖維無紡布提供了一種新技術。本發明特別適用于新型纖維材料的研究領域。

附圖說明

圖1是本發明的實現異質紡絲設備的連接示意圖。

圖2是本發明的實現雙噴頭雙極性靜電紡絲的效果圖。

具體實施方式

下面結合技術方案和附圖，詳細敘述本發明的具體實施例。

實施例：氧化鋯/氧化鈦異質纖維交織網絡狀材料制備

在雙噴頭雙極性靜電紡絲系統中，將兩個容器分別裝入氧化鋯和氧化鈦與有機溶劑聚乙烯吡咯烷酮(PVP)的混合物。設定兩噴頭間距為4厘米，噴頭與收集板間距為5厘米。將收集板接地。將裝有氧化鋯液體的噴頭施加+5kV直流電壓，裝有氧化鈦液體的噴頭施加-6kV直流電壓，雙噴頭靜電紡絲開始。異質紡絲設備的電路連接示意圖如圖1所示。根據所要求的交織網絡狀材料的量控制紡絲時間，得到由兩種纖維混合的異質交織網絡狀材料。雙噴頭紡絲得到的氧化鋯/氧化鈦異質交織網絡狀材料燒結前的掃描電鏡照片如圖2所示。根據實際需求在不同溫度進行燒結，就可以去除有機物，得到氧化鋯/氧化鈦異質交織網絡狀纖維材料。