[发明专利]一种溶剂环流静电纺丝装置

说明书

技术领域

本发明涉及聚合物超细纤维的制备领域，特别是涉及一种溶剂环流静电纺丝装置。

背景技术

高压静电纺丝技术是一种自上而下(top-down)的纳米制造技术，通过外加电场力克服喷头尖端液滴的液体表面张力和粘弹力而形成射流，在静电斥力、库仑力和表面张力共同作用下，被雾化后的液体射流被高频弯曲、拉延、分裂，在几十毫秒内被牵伸千万倍，经溶剂挥发或熔体冷却在接收端得到纳米级纤维。该技术工艺过程简单、操控方便、选择材料范围广泛、可控性强、并且可以通过喷头设计制备具有微观结构特征的纳米纤维，被认为是最有可能实现连续纳米纤维工业化生产的一种方法，应用该技术制备功能纳米纤维具有良好的前景。

但是到目前为止，几乎所有的文献报道的纺丝工艺都是在大气环境下进行纳米纤维制备。如在制备25％聚乙烯吡咯烷酮(PVP)的单纺时，通常采用削平的针头(1号不锈钢注射针头，内径1.0mm)作为喷射细流的毛细管，高压发生器(ZGF2000型，上海苏特电器有限公司)，用以控制纺丝液流量的微量注射泵(美国公司)，和用以接收纤维铝箔平板。纺丝液是将25.0g PVP K60粉末在常温下分散于100毫升无水乙醇中，然后在摇床中振摇成淡黄色均匀透明液体，在大气中进行高压静电纺丝，制备纳米纤维膜。在以下工艺条件参数下进行纺织：微量注射泵的流速为1.0mL/h，铝箔平板离纺丝头距离为15cm，高压发生器的电压为12kV，环境温度为(23±1)℃，环境湿度为62±4％，制备时由于聚合物纺丝液的溶剂在大气中的快速挥发，常常会造成纺丝头堵塞，中断纺丝过程、影响聚合物纳米纤维的质量。对于该问题的解决，目前还未发现相关报道。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种溶剂环流静电纺丝装置，解决电纺过程中纺丝头堵塞问题，制备聚合物超细纤维，并提高电纺工艺产率。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：提供一种溶剂环流静电纺丝装置，包括双通道轴流注射泵、导管、金属纺丝头、高压发生器和纤维收集板，所述的双通道轴流注射泵中的一个轴流注射器内放有聚合物纺丝液，另一个轴流注射器内放有环流溶剂；所述的放有环流溶剂的轴流注射器与导管相连；所述的放有聚合物纺丝液的轴流注射器与金属纺丝头相连；所述的金属纺丝头穿过所述的导管侧壁，并与导管形成同轴纺丝头结构；所述的同轴纺丝头结构下方设有所述的纤维收集板；所述的高压发生器一端通过高压接头与所述的金属纺丝头相连，另一端与所述的纤维收集板相连并接地。

所述的导管为硅胶管。

所述的金属纺丝头通过鳄鱼钳与所述的高压接头相连。

所述的纤维收集板为铝箔平板。

所述的聚合物纺丝液是聚乙烯吡咯烷酮粉末在常温下分散在无水乙醇中用摇床振摇而成；所述的环流溶剂为N，N-二甲基乙酰胺。

有益效果

由于采用了上述的技术方案，本发明与现有技术相比，具有以下的优点和积极效果：(1)采用本发明制备聚合物纤维，工艺简单，适合于工业化生产。(2)因为环流溶剂能够润滑纺丝头，阻止聚合物的析出与粘连，还能够有效阻止聚合物纺丝液溶剂的过早挥发而引起的射流表面固化效应，因此本发明解决纺丝头易堵塞和电纺产率低等问题，能够对高浓度聚合物纺丝液进行纺丝。(3)本发明所制得超细纤维结构均匀表面光滑。

附图说明

图1是本发明的结构示意图；

图2是本发明的同轴纺丝头结构示意图；

图3是采用本发明制备的纤维的扫描电镜图；

图4是采用本发明制备的纤维的直径分布图。

具体实施方式

下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。