[發明專利]一種納米纖維膜的制備方法

在審

• 申請號: 202210977633.2
• 申請日: 2021-06-11
• 公開（公告）號: CN115821485A
• 公開（公告）日: 2023-03-21
• 發明（設計）人: 周清峰;梁鉅東
• 申請（專利權）人: 廣東三水合肥工業大學研究院;佛山市鉅聯智創科技有限責任公司
• 主分類號: D04H1/728
• 分類號: D04H1/728;D01D5/00
• 代理公司: 北京之于行知識產權代理有限公司 11767
• 代理人: 陳鵬程

本發明涉及一種制備納米纖維膜的制備方法。所述制備方法至少包括：采用雙氣流輔助加熱以保持紡絲射流的熔融狀態，其中，第一氣流沿引導熔融樹脂進行靜電紡絲以生產納米纖維膜的噴嘴延伸的方向從所述噴嘴的后端側朝向所述噴嘴的前端側進行噴射加熱；第二氣流沿所述噴嘴延伸的方向從所述噴嘴的前端側朝向所述噴嘴的后端側進行噴射加熱且被所述第一氣流圍繞。本發明以循環方式生成的第一氣流和第二氣流共同形成輔助加熱以保持紡絲射流的熔融狀態的氣體環境，可以避免熔體量縮減以及降低放電風險。

技術領域

本發明涉及納米纖維膜的制備技術領域，尤其涉及一種納米纖維膜的制備方法。

本分案申請的原始基礎是申請號為202110658429.X，申請日為2021年6月11日，發明名稱為“一種制備納米纖維膜的裝置”的專利申請。

背景技術

靜電紡絲法是聚合物溶液或熔體在靜電作用下進行噴射拉伸而獲得超細纖維的紡絲方法。采用靜電紡絲技術制得的纖維直徑可達納米級，并可在幾個納米到幾個微米之間進行調節。目前靜電紡絲技術已經大量應用于各種聚合物納米纖維及納米纖維膜的制備中，而制得的納米纖維膜材料具有孔隙率高、比表面積大、纖維精細程度與均一性高、長徑比大等優點。近年來，靜電紡絲作為一種可制備超精細纖維的新型加工工藝已經引起人們的廣泛關注。靜電紡絲技術是非牛頓流體的高聚物溶液在高壓電場的作用下克服表面張力和粘彈性力，進行拉伸彎曲運動獲得納米到亞微米級纖維的一種技術。靜電紡絲的具體工作原理為：將聚合物溶液帶上幾千至上萬伏靜電，帶電液滴在電場作用下被加速，當電場力足夠大時，聚合物液滴可克服表面張力形成噴射細流，帶電的聚合物射流在電場力、粘滯阻力、表面張力的作用下被拉伸細化，同時帶電射流在電場中由于存在表面電荷而發生彎曲，細流在噴射過程中被蒸發或固化，最終落在收集裝置上，形成類似無紡布的納米纖維氈。

現有的靜電紡絲裝置一般由四部分組成，分別為：高壓電源、電紡液供液裝置、電紡液噴射裝置、收集裝置。工作過程為：電紡液供液裝置利用注射器將聚合物溶液通過軟管與固定在電紡液噴射裝置上的金屬針頭相連，電紡液噴射裝置通過金屬片與高壓電源裝置相連，這樣使金屬針頭與高壓電源相連并使液體帶電。在工作時，金屬噴頭與收集裝置之間形成高壓電場，聚合物溶液克服表面張力被拉伸細化形成納米纖維被收集裝置收集。在靜電紡絲過程中，高分子溶液在高壓靜電場的作用下，首先形成“泰勒錐”，由于高分子鏈上帶上電荷，在泰勒錐里高分子溶液中的高分子鏈在電荷的靜電排斥作用下不斷拉長，與此同時溶劑不斷揮發，最終在收集板形成直徑在微米以下(或幾十到幾百納米)的纖維。

在熔體靜電紡絲的過程中，靜電紡絲噴頭所噴射出的熔點比較高的熔體狀的紡絲材料會因與其周圍的環境溫度相差較大而快速冷卻下來，冷卻下來的紡絲材料的流動性會大大降低，最終會導致無法正常制備出該紡絲材料特定的納米纖維結構。另外，在同軸紡中，若靜電紡絲噴頭所噴射出的熔體狀的紡絲材料的熔點與其周圍的環境溫度相差不大，則紡絲材料不能在噴射后快速冷卻成型，此時，同軸紡絲噴頭所噴射出的兩種或多種紡絲材料則會發生相互滲透而混合在一起，最終會對所制備出的同軸納米纖維的質量造成影響。因此，如何對紡絲材料周圍的環境溫度進行控制，以降低其對紡絲材料的影響是目前本領域技術人員亟待解決的主要技術問題之一。

目前，為了降低環境溫度對紡絲材料的影響，現有常規方法是將整個靜電紡絲裝置放置在一個相對封閉的空間內，并在該封閉的空間內安裝溫控裝置，通過溫控裝置對封閉空間內的溫度進行控制，以降低環境溫度對紡絲材料的影響。但是，由于需要將整個靜電紡絲裝置放置在一個封閉的空間內，將導致整個裝置的體積比較大，而且溫控裝置需要對整個封閉空間內的溫度進行控制和維持，將極大地增大能耗。