[發明專利]一種靜電紡絲接收裝置及其靜電紡絲方法

在審

• 申請號: 201811629277.5
• 申請日: 2018-12-28
• 公開（公告）號: CN109629016A
• 公開（公告）日: 2019-04-16
• 發明（設計）人: 李瑞鋒;李政委;王青江
• 申請（專利權）人: 李瑞鋒
• 主分類號: D01D5/00
• 分類號: D01D5/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明公開了一種靜電紡絲接收裝置及其靜電紡絲方法，包括滾筒或傳送帶，所述靜電紡絲接收裝置還包括電解質溶液噴射裝置，電解質發射裝置由電解質發射器，純凈水發射器，和風槍等三部分組成。所述電解質溶液噴射裝置位于接收裝置的一側，在噴絲方向的后側引入電解質溶液噴射裝置，來中和滾筒或者傳送帶上累計的纖維電荷。電解質發射器的工作流程如下：先由電解質發生器發射電解質；再由純凈水發射器發射純凈水；最后由氣槍吹干。電解質發射器的工作流程中，電解質發生器，凈水發射器和氣槍的工作時間和步驟之間的間隔時間，由紡絲材料和工藝共同決定。電解質發射器的工作流程中的三個步驟反復循環，直到紡絲結束。從而使得噴頭處的紡絲液能持續不斷的飛往接收裝置，同時采用該表面電荷中和的方法；同時不會導致電荷中和導致紡絲效率下降；制備普通纖維膜時，不再有厚度限制；高速收集有序纖維時，減少表面電荷的干擾，使得大規模制備有序纖維成為可能。

技術領域

本發明涉及靜電紡絲技術領域，具體而言，涉及一種靜電紡絲接收裝置及其靜電紡絲方法。

背景技術

靜電紡絲技術始于20世紀30年代，是一種直接生產納米纖維的常用方法。該方法工藝流程短，操作簡單，其產品多用于高效的過濾材料、生物醫學材料、化學傳感器等高科技領域。

靜電紡絲是制備納米纖維材料的最有效方式之一，相比于拉伸法、模板合成法、自組裝等納米材料的制備技術，靜電紡絲具有操作簡單、制備流程短、材料選擇廣泛等優點。而與傳統紡織纖維材料相比，納米纖維材料由于極小的尺度，擁有許多在大尺度下難以展現的特性，比如明顯的表面與界面效應，特有的小尺寸效應，極大的比表面積和極高的孔隙率等。因此納米纖維材料擁有更廣泛的應用領域，比如在空氣過濾，油水分離，醫用輔料，組織工程支架等方向，納米纖維材料都發揮著令整個行業為之矚目的作用，使其擁有非常光明的應用前景。

傳統的靜電紡絲設備是將注射器擠出的聚合物溶液置于高壓靜電場中，帶電的聚合物液滴在電場庫侖力的作用下形成泰勒錐被拉伸，當電場力足夠大時，聚合物液滴克服表面張力形成噴射細流，細流在噴射過程中溶劑蒸發或固化，最終落在接收裝置上，形成非織造布狀的微納米纖維膜。

靜電紡絲是一種特殊的纖維制造工藝，聚合物溶液或熔體在強電場中進行噴射紡絲。在電場作用下，針頭處的液滴會由球形變為圓錐形（即“泰勒錐”），液滴并從圓錐尖端延展得到纖維細絲。這種方式可以生產出納米級直徑的聚合物細絲。

目前實驗室中靜電紡絲的收集主要采取滾筒或者平板接收的模式，滾筒或平板一般為金屬材質，實際使用中一般滾筒表面或者平板表面需要覆蓋鋁箔，銅箔；或者帶微孔的紙，無紡布等。采用鋁箔，銅箔的接收時，纖維表面的電荷可以直接通過導電的金屬箔將電荷導走；當采用非導電的材料時，要求材料具有多孔的結構，電荷可以通過該微孔結構將纖維表面的電荷導走。

—般實驗室中常采用針頭正高壓，接收裝置接地，或者接負高壓的方法。相對于接地，負高壓可以減少紡絲過程中的飛絲現象。一般負高壓直接接在滾筒或者金屬傳送帶。

無論接收裝置接地，還是接負高壓的模式，隨著實驗的進行，由于獲得的膜大部分都是電荷的不良導體，膜達到一定厚度后，纖維表面電荷不能有轉移，會使得膜表面產生一些凸起的膜缺陷。同時在使用高速收集獲得取向纖維的實驗中，一般前期可以獲得比較有序的纖維，后期膜厚度增加后，電荷不能有效導走或中和掉，有序性會發生明顯降低。

科研實驗中，我們也需要使用一些致密的非導電材料薄膜作為接收載體，當使用該種接收載體時，由于電荷不能及時導走，會導致滾筒或者平板表面帶有和纖維表面相同的電荷，使得纖維不飛往收集裝置。導致實驗失敗。同時即便采用目前通用的滾筒紡絲，隨著紡絲厚度的增加，如果靜電紡絲膜表面的電荷不能有效的導走，有可能會使得接收效率變低，或者在膜表面產生很多小的凸起，使得膜存在缺陷。傳統的直接接負高壓的方法因為負高壓是接在滾筒上，對于采用不導電的致密材料作為接收載體，雖然可以提高接收效率，但是由于纖維表面電荷不能有效中和，使得纖維膜的表面更容易出現缺陷，典型的缺陷就是膜表面出現很多突起。