[發明專利]一種等離子體靜電紡絲機及對紡絲纖維的處理方法

有效

• 申請號: 201811346645.5
• 申請日: 2018-11-13
• 公開（公告）號: CN109112645B
• 公開（公告）日: 2023-08-15
• 發明（設計）人: 熊紫蘭;陳星宇;陸晨;鄒振平;韓睿
• 申請（專利權）人: 華中科技大學
• 主分類號: D01D5/00
• 分類號: D01D5/00;D06M10/00
• 代理公司: 北京金智普華知識產權代理有限公司 11401
• 代理人: 楊采良

本發明屬于紡織設備技術領域，公開了一種等離子體靜電紡絲機及對紡絲纖維的處理方法，添加了DBD裝置，突出二者電場的獨立性，使得靜電紡絲過程不受其它影響，保證對靜電紡絲的均勻處理；此外該發明能實時對紡絲進行處理，在紡絲纖維還未成型時令等離子體充分與紡絲液接觸，使紡絲纖維在納米量級時即受到處理，處理范圍由以往的紡絲表面擴展到紡絲的內部。本發明僅調節等離子體源參數或氣體的壓強、成分、濃度來改變活性粒子的組分與濃度，可處理多種靜電紡絲纖維；控制變量更為容易，可變量較為明晰，易于實現重復試驗，同樣易于控制變量進行探究性試驗；便于實現對不同要求的靜電紡絲進行處理。

技術領域

本發明屬于紡織設備技術領域，尤其涉及一種等離子體靜電紡絲機及對紡絲纖維的處理方法。

背景技術

目前，業內常用的現有技術是這樣的：

隨著納米技術的發展，納米纖維的需求量逐漸增大，靜電紡絲法是一種有前景的制備納米纖維的方法。采用等離子體處理納米纖維將會增加納米纖維表面的極性和親水性，利于后續應用。因此使用等離子體處理納米纖維是一種環保高效的方法。由于等離子體穿透能力有限，處理紡織成型后的材料往往只能對納米材料表面進行改性，對于一些三維材料特別是醫用骨架材料并不能達到要求。如果能在納米材料紡織的過程中同時對納米絲進行表面改性，則將大大利于厚度較大的材料性能改性。

綜上所述，現有技術存在的問題是：

（1）以往設計的處理靜電紡絲纖維的等離子體裝置電場并不均勻，會改變靜電紡絲機的電場分布，影響納米纖維的收集和性能；同時其產生的等離子體種類較為單一，處理不同放電纖維時需要重新設計等離子體裝置。

因此需要設計一種能在保證靜電紡絲性能的前提下等離子體能均勻分布、能產生多種等離子體并充分與纖維接觸的一體化裝置。

（2）以往設計的處理靜電紡絲纖維的等離子體裝置電場畸變嚴重,尖端放電等離子體容易轉化為電弧放電，與紡絲液直接接觸極易破壞紡絲材料。

（3）等離子體構造受針環對稱結構和尺寸的限制，只能進行小面積紡織，不利于實際使用。

（4）以往設計的處理靜電紡絲纖維的等離子體裝置需要脈沖調制高壓交流電源，價格較為昂貴。

解決上述技術問題的意義：

通過本發明設計的等離子體靜電紡絲機可以在不影響靜電紡絲過程的情況下，在垂直于紡絲電場的方向產生大面積的可控等離子體，不僅能在紡絲階段對納米絲進行材料改性，同時可以根據需求通過相應的官能團氣體，通過等離子體的活化作用在納米絲表面進行官能團嫁接，從而實現大面積的三維材料改性。

發明內容

針對現有技術存在的問題，本發明提供了一種等離子體靜電紡絲機及對紡絲纖維的處理方法。在靜電紡絲泰勒錐的垂直方向添加一種網狀DBD等離子體發生器，在保證二者電場互不干擾的同時通過調節等離子體裝置的功率以及氣體組分、濃度等參數在納米量級對材料進行整體改性，以克服材料紡織成型后等離子體改性穿透深度不強的影響。

本發明是這樣實現的，一種等離子體靜電紡絲機對紡絲纖維的處理方法，所述等離子體靜電紡絲機對紡絲纖維的處理方法包括：利用垂直于泰勒錐方向的介質阻擋放電裝置產生的等離子體對靜電紡絲纖維進行處理，使紡絲纖維在還未凝結時就受到等離子體的處理來實現紡絲纖維的表面改性。

進一步，所述等離子體靜電紡絲機對紡絲纖維的處理方法具體包括：

在介質阻擋放電DBD?裝置的DBD?內側電極網表面產生分布均勻的等離子體，等離子體產生的電場與靜電紡絲機的電場垂直；

紡絲液通過介質阻擋放電DBD裝置放電產生的等離子體區域并與其充分接觸；并對紡絲液注射器到介質阻擋放電?DBD?裝置間距離進行調節；