[發(fā)明專利]三維曲折納米纖維復(fù)合窗紗及其靜電紡絲方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201610406892.4
• 申請日: 2016-06-12
• 公開（公告）號: CN106048901B
• 公開（公告）日: 2018-04-17
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 丁彬;趙興雷;李玉瑤;王珊;印霞;俞建勇
• 申請（專利權(quán)）人: 東華大學(xué)
• 主分類號: D04H1/728
• 分類號: D04H1/728;D01D5/00;D01D1/02;E06B9/52
• 代理公司: 上海統(tǒng)攝知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙)31303
• 代理人: 辛自豪

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬過濾材料制備技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種三維曲折納米纖維復(fù)合窗紗及其靜電紡絲方法，特別是涉及一種通過模板接收技術(shù)、針頭三維立體排布技術(shù)和梯度電場循環(huán)紡絲技術(shù)相結(jié)合的窗紗用三維曲折納米纖維過濾材料及其靜電紡絲方法。

背景技術(shù)

近年來我國大部分地區(qū)持續(xù)出現(xiàn)的霧霾污染問題嚴(yán)重威脅著人們的身體健康，在霧霾環(huán)境下開窗換氣與室內(nèi)潔凈成為矛盾體，因此，開發(fā)防霧霾窗紗過濾材料成為解決這一矛盾的有效途徑。現(xiàn)有防霧霾窗紗過濾材料難以同時滿足高效率、低壓阻的過濾需求，無法實(shí)現(xiàn)對霧霾的有效防護(hù)。靜電紡納米纖維由于具有纖維直徑小、孔徑小、孔隙率高、結(jié)構(gòu)可調(diào)性強(qiáng)等特點(diǎn)，其與基材結(jié)合制備的復(fù)合過濾材料具有高過濾效率、低空氣阻力等優(yōu)點(diǎn)，因而使其成為制備高性能窗紗的理想材料，具有巨大的應(yīng)用價(jià)值。公開的制備靜電紡納米纖維窗紗過濾材料的技術(shù)有：一種防霧霾納米窗紗制作方法(CN201410272399.9)，透光、透氣、靜電排斥PM2.5空氣過濾膜及制備方法(CN201510307864.2)，一種納米纖維膜窗紗(CN201520278851.2)，一種納米防霧霾紗窗(CN201520338542.X)，防霧霾紗窗(CN201520696501.8)，一種新型尺寸可調(diào)節(jié)的自組裝DIY抗菌防霾紗窗結(jié)構(gòu)(CN201520785799.X)，靜電紡聚乳酸納米纖維復(fù)合濾料的過濾性能研究(論文)，醋酸納米纖維/PP紡粘非織造布空氣過濾復(fù)合材料的制備與性能研究(論文)，熔體靜電紡PET復(fù)合過濾材料的制備及性能研究(論文)，熔噴/紡粘復(fù)合非織造布過濾材料的研究(論文)，靜電紡纖維/非織造布復(fù)合過濾材料的結(jié)構(gòu)性能與模擬(碩士論文)都是將靜電紡納米纖維直接噴涂到接收基材上制備納米纖維復(fù)合過濾材料，所制備的納米纖維復(fù)合過濾材料普遍存在過濾效率偏低、阻力壓降大的問題，因此需開發(fā)新型高性能的窗紗用過濾材料。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供三維曲折納米纖維復(fù)合窗紗及其靜電紡絲方法，有效解決了現(xiàn)有技術(shù)制備的過濾材料過濾效率偏低、阻力壓降大的問題；特別是采用窗紗與三維曲折納米纖維膜的靜電紡絲復(fù)合紡絲技術(shù)，提供了一種靜電紡三維曲折納米纖維復(fù)合窗紗。

本發(fā)明的三維曲折納米纖維復(fù)合窗紗的靜電紡絲方法，將聚合物紡絲溶液進(jìn)行靜電紡絲，其特征是：采用三維曲折接收面；所述三維曲折接收面的每個起伏對應(yīng)一組紡絲針頭，所述紡絲針頭的針尖構(gòu)成的輪廓與所述三維曲折接收面一致；每組紡絲針頭至少包括左、中和右三排，中排的紡絲針頭正對所述三維曲折接收面的每個起伏的最高點(diǎn)，左排和右排的紡絲針頭分別對應(yīng)所述三維曲折接收面的起伏的中間位置，左排的紡絲針頭垂直于所述三維曲折接收面的起伏的左側(cè)平面或者平行于所述三維曲折接收面的起伏的左側(cè)的曲面的法線方向，右排的紡絲針頭垂直于所述三維曲折接收面的起伏的右側(cè)平面或者平行于所述三維曲折接收面的起伏的右側(cè)的曲面的中間位置的法線方向；

所述三維曲折接收面為窗紗復(fù)合可去除型三維曲折形狀模板的接收面；可去除型三維曲折形狀模板采用熱熔材料；

靜電紡絲結(jié)束后加熱熔融熱熔材料獲得三維曲折納米纖維復(fù)合窗紗。

作為優(yōu)選的技術(shù)方案：

如上所述的三維曲折納米纖維復(fù)合窗紗的靜電紡絲方法，所述靜電紡絲的工藝為：

聚合物紡絲溶液的濃度為10-40wt％；

紡絲順序根據(jù)紡絲針頭按中、左、右或中、右、左循環(huán)輪流紡絲，循環(huán)數(shù)1-60；

中排的紡絲針頭紡絲參數(shù)：電壓15-100kV，接收距離10-150cm，灌注速度0.1-10mL/h，溫度15-35℃，濕度5-90％，紡絲時間5-300s；

左排和右排的紡絲針頭的紡絲參數(shù)均為：電壓10-90kV，接收距離10-150cm，灌注速度0.1-10mL/h，溫度15-35℃，濕度5-90％，紡絲時間5-300s；

且滿足：中排的紡絲針頭電壓＞左排或右排的紡絲針頭電壓；

或者，更進(jìn)一步地：

按前述靜電紡絲工藝紡出一層納米纖維膜后，再按前述靜電紡絲工藝路線并同幅度降低10-15％的電壓紡出一層蓬松納米纖維膜，如此交替，紡制獲得層疊結(jié)構(gòu)的三維曲折納米纖維復(fù)合膜。

如上所述的三維曲折納米纖維復(fù)合窗紗的靜電紡絲方法，窗紗的材質(zhì)為尼龍、金屬或玻纖，纖維直徑為1-50μm，孔徑尺寸為3-500μm；可去除型三維曲折形狀模板的三維曲折形狀的折高h(yuǎn)＝5-40mm，折角α＝5-45°。