[發(fā)明專利]一種靜電紡絲方法及其制備的納米纖維/玻璃纖維復(fù)合過濾材料

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201510631903.4
• 申請日: 2015-09-29
• 公開（公告）號: CN105233568A
• 公開（公告）日: 2016-01-13
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 丁彬;趙興雷;曹雷濤;俞建勇
• 申請（專利權(quán)）人: 東華大學
• 主分類號: B01D39/00
• 分類號: B01D39/00;D01D5/00;D01D1/02
• 代理公司: 上海天翔知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 31224
• 代理人: 高迷想

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬靜電紡絲技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種靜電紡絲方法及其制備的納米纖維/玻璃纖維復(fù)合過濾材料。

背景技術(shù)

多針頭靜電紡絲過程中，針頭之間會產(chǎn)生電場干擾，使針頭與針頭之間的電場強度產(chǎn)生差異，從而導(dǎo)致射流不穩(wěn)定，最終影響紡絲得到的纖維膜的均勻性。對紡絲過程中的電場強度進行控制，使得每根噴絲頭射流保持穩(wěn)定，可以有效改善纖維膜的均勻性，實現(xiàn)濾料性能的穩(wěn)定。現(xiàn)有文獻中主要使用金屬輔助電極對針頭間電場進行控制，通過在噴絲頭針尖處添加與針頭施加相同電壓的金屬圓環(huán)來使射流穩(wěn)定(ButtafocoL,KolkmanNG,Engbers-BuijtenhuijsP,etal.Electrospinningofcollagenandelastinfortissueengineeringapplications[J].Biomaterials,2006,27(5):724-34.)，或者在針頭外部使用金屬圓通進行電場控制(KimG,ChoY-S,KimWD.Stabilityanalysisformulti-jetselectrospinningprocessmodifiedwithacylindricalelectrode[J].EuropeanPolymerJournal,2006,42(9):2031-8.)；專利CN203583021U公開了“一種平板電極多噴頭靜電紡裝置”，其通過在噴絲頭前加一金屬板，金屬板上有與噴絲頭配合的通孔，高壓電源同時與噴絲頭和金屬板連接，使其具有相同點位，從而使射流穩(wěn)定；朱文斌等(朱文斌,史晶晶,楊恩龍.輔助電極作用下雙噴頭靜電紡絲電場及射流受力分析[J].紡織學報,2012,06:6-9.)通過在噴頭處加裝圓錐形金屬輔助電極，輔助電極與噴頭相連以降低相鄰針頭之間電場干擾。這些方法通過在紡絲針頭上附加金屬輔助電極，輔助電極與針頭施加同種大小電壓的方法，使紡絲射流穩(wěn)定性得到改善。但是在高電壓紡絲時，針頭與輔助電極之間容易發(fā)生放電現(xiàn)象，產(chǎn)生的火花極易引起安全事故。

靜電紡是一種利用高電壓進行紡絲的納米纖維制備技術(shù)，同時也是一種納米纖維駐極技術(shù)，在紡絲的過程中可將大量空間電荷注入纖維當中，空間電荷易被纖維內(nèi)部的深陷阱捕獲，同時可誘導(dǎo)偶極極化而產(chǎn)生極化電荷，在對粒子進行過濾的過程中可通過靜電吸附作用提升過濾效率(姚翠娥.熔噴聚丙烯濾料駐極影響因素研究[D].東華大學,2014.)。而駐極過濾材料在使用及儲存過程中，由于空氣中存在的水分以及微粒等與駐極材料直接接觸，使駐極材料中表面電荷逸散加快，從而使駐極效應(yīng)衰減變快，最終導(dǎo)致濾料過濾效率不穩(wěn)定(田濤,吳金輝,郝麗梅,楊荊泉.聚丙烯纖維駐極體濾材的儲電性能[J].紡織學報,2010,31(6):25-28.)。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種靜電紡絲方法及其制備的納米纖維/玻璃纖維復(fù)合過濾材料。針對現(xiàn)有技術(shù)中多針頭靜電紡絲過程中電場干擾的問題，使用絕緣材料對每個針頭進行防干擾隔絕處理。

本發(fā)明的一種靜電紡絲方法，為多針頭靜電紡絲，所述多針頭靜電紡絲的針頭之間絕緣。

作為優(yōu)選的技術(shù)方案：

如上所述的一種靜電紡絲方法，所述針頭共用同一絕緣底板。

如上所述的一種靜電紡絲方法，所述針頭之間絕緣是指使用絕緣材料對每個針頭進行防干擾隔絕處理；具體為在所述針頭的四周圍有絕緣材料形成隔絕槽，隔絕槽的形狀為方形或者圓形，隔絕槽的深度為所述針頭長度的1～5倍。當噴絲頭處施加高電壓時，絕緣材料隔絕槽表面產(chǎn)生極化電荷，形成的極化電場與原電場方向相反，會對此方向電場強度產(chǎn)生一定的抵消作用，使來自相鄰針頭之間的電場互相干擾減小，從而使射流穩(wěn)定，且在高電壓靜電紡絲過程中不會發(fā)生放電現(xiàn)象。

如上所述的一種靜電紡絲方法，所述絕緣材料為苯乙烯-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、聚偏氟乙烯或聚對苯二甲酸乙二酯。

本發(fā)明還提供了一種納米纖維/玻璃纖維復(fù)合過濾材料制備方法，具體步驟為：

(1)靜電紡絲；

步驟為：

a)將無機納米顆粒加入溶劑中，并超聲分散，得到納米顆粒均勻分散的分散液；

b)將聚合物加入所述分散液中，配制成均勻且穩(wěn)定的紡絲溶液；