[发明专利]液相基质的纺纱方法，通过液相基质的静电纺纱来生产纳米纤维的装置、以及用于该装置的纺纱电极

说明书

技术领域

本发明涉及一种在静电场中对液相基质进行纺纱的方法，其中所述 静电场处于至少一个纺纱电极与布置在所述纺纱电极对面的收集电极之 间，这些电极中的一种电极连接到高压电源的一极，第二种电极接地， 正被进行纺纱的液相基质处于在纺纱电极的纺纱装置的缆线的有效纺纱 区上的静电场中。

本发明还涉及一种在电场中通过液相基质的静电纺纱来生产纳米纤 维的装置，其中所述电场处于至少一个纺纱电极和布置在所述纺纱电极 对面的收集电极之间，这些电极中的一种电极连接到高压电源的一极， 第二种电极连接到高压电源的异性极或者接地，并且纺纱电极包含具有 缆线的至少一个纺纱部件，缆线具有与沉积纳米纤维的平面和/或收集电 极平行的笔直部分，纺纱电极形成了缆线的有效纺纱区。

本发明还涉及一种用于在电场中通过液相基质的静电纺纱来生产纳 米纤维的装置的纺纱电极，其中所述电场处于至少一个纺纱电极和布置 在所述纺纱电极对面的至少一个收集电极之间，这些电极中的一种电极 连接到高压电源的一极，第二种电极连接到高压电源的异性极或者接地， 纺纱电极包含在其承载体中安装的包括缆线的至少一个纺纱部件，缆线 具有与沉积纳米纤维的平面和/或收集电极平行的笔直部分。

背景技术

DE 10136255B4公开了一种通过聚合物的溶液或者熔体来生产纤 维的装置，其纺纱电极由缠绕在两个引导筒上的一对履带上的平行电线 组成的系统制成，两个引导筒中的一个位于另一个上，下面的引导筒延 伸到聚合物的溶液或者熔体中。纺纱电极连接到高压电源以及反电极， 并由导电旋转带制成的。聚合物的溶液或者熔体通过电线被传送到纺纱 电极和反电极之间的电场中，在此由聚合物的溶液或者熔体产生纤维， 并朝向反电极传送，落在反电极上的网中。其缺点是聚合物的溶液或熔 体需在电场中很长时间，因为聚合物的溶液或者熔体老化速度非常快， 在纺纱工艺中其性质改变，使所产生的纤维的参数尤其是其直径发生变 化。另一缺点是纺纱电极的电线在一对履带上的定位，履带必须是导电 的，这会不利地影响纺纱电极和反电极之间产生的电场。

另外US 4,144,533公开了一种通过适当的电场在底层材料上电动施 加固体物质的溶液、分散物和混合物的装置。该装置包含两个具有外加 衬底的容器，容器中具有用履带缠绕的滑轮，衬底通过滑轮被传送到电 场中，在电场中衬底被施加到底层材料上，接着传送到履带的一个侧面 或者两个侧面。该装置不能生产纤维，而只是为施加溶液、分散物等设 计的。

已知还有通过对包含椭圆形旋转纺纱电极的聚合物溶液的静电纺纱 来生产纳米纤维的装置，例如可见WO 2005/024101A1。该装置包含形状 为圆柱形的纺纱电极，其围绕主轴线旋转，其下部表面浸入聚合物溶液 内。聚合物溶液通过圆柱形表面被引入纺纱电极和收集电极之间的电场， 并在此形成纳米纤维，并沉积在底层材料上之后被运送到收集电极。该 装置能够由水聚合物(water polymer)溶液生产质量优良的纳米纤维，然 而，要通过该装置处理可溶于无水溶剂的聚合物溶液则很难。而且，施 加在底层材料上的纳米纤维层是不均匀的。

通过根据CZ PV 2006-545的装置可以获得均匀的纳米纤维层，CZ PV 2006-545描述的纺纱电极包括朝纺纱电极的旋转轴线径向和纵向设 置的薄片系统，纺纱电极的一部分表面具有包敷表面(wrapping surface)， 用来将聚合物溶液带入到电场中，在通过纺纱电极的轴线并垂直于底层 材料所在平面的平面中，在纺纱电极和收集电极之间具有由最高电场强 度的等电位线形成的形状。这种纺纱电极能够将充足量的聚合物溶液带 入到纺纱电极和收集电极之间电场的最合适位置，同时还可非常好地对 非水溶性聚合物溶液纺纱(spin)，产生均匀的纳米纤维层。但缺点是由 于价格原因生产这种纺纱电极是苛刻的。

就生产而言，成本较低的就是根据CZ PV 2006-545的纺纱电极，其 包括一对表面，在这对表面之间安装了通过电线形成的均匀分布在表面 周界的纺纱部件，而表面是由不导电材料制成的，所有的纺纱部件都是 以导电方式导电连接的。以这种方式产生的旋转纺纱电极能够对水和非 水溶性聚合物溶液进行纺纱，沿其整个长度产生均匀性很好的纺纱效果， 而用于纺纱的电场是在各个纺纱部件之间形成的，其中纺纱部件从聚合 物溶液带出后并逐渐接近收集电极。