[发明专利]一种自由液面多喷头排布的静电纺丝方法

说明书

本发明提供了一种自由液面多喷头排布的静电纺丝方法，所述多喷头是指喷头的数量大于三个，首先将各自由液面喷头摆放在接收装置的下方，自由液面喷头排布方式是在三喷头排布的基础上组合而成，首先以三个喷头排布形成一个基础单元，确定基础单元的形式，后续每增加一个喷头，均采用可与已排布好的喷头形成基础单元的形式的方式进行排布；然后通过电场模拟计算各自由液面喷头的临界电压值；再给各自由液面喷头独立加载所述临界电压，使得各自由液面喷头的自由液面完全被激发出多根射流，抽长拉细成纳米纤维，被接收装置基布接收。本发明采用多喷头排布进行静电纺丝，大大提高了生产效率，同时出丝状态稳定，纺丝效果好，可用于批量化静电纺丝。

技术领域

本发明涉及静电纺丝技术领域，特别是涉及一种自由液面多喷头排布的静电纺丝方法。

背景技术

静电纺丝就是高分子流体静电雾化的特殊形式，此时雾化分裂出的物质不是微小液滴，而是聚合物微小射流，可以运行相当长的距离，最终固化成纤维。静电纺丝是一种特殊的纤维制造工艺，聚合物溶液或熔体在强电场中进行喷射纺丝。在电场作用下，针头处的液滴会由球形变为圆锥形(即“泰勒锥”)，并从圆锥尖端延展得到纤维细丝。这种方式可以生产出纳米级直径的聚合物细丝。

申请号为201310032194.9的中国发明专利公开了一种伞状静电纺丝喷头及静电纺丝装置，其属于一种无针式自由液面静电纺丝装置，实现了静电纺丝纳米纤维膜的批量化生产。

然而单个喷头的产量十分有限，因此需要将该种喷头进行组合排布，以真正满足产业化需求，成倍提高生产效率。但是，喷头边缘的电场相互干扰会使得电场扰动，出丝状态不稳定，纺丝效果差。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：如何提高静电纺丝的效率，同时保证出丝状态的稳定性，提高纺丝效果。

为了解决上述技术问题，本发明的技术方案是提供一种自由液面多喷头排布的静电纺丝方法，所述多喷头是指喷头的数量大于三个，其特征在于，包括如下步骤：

步骤1：将各自由液面喷头摆放在接收装置的下方；自由液面喷头排布方式是在三喷头排布的基础上组合而成，即：首先以三个喷头排布形成一个基础单元，确定基础单元的形式，后续每增加一个喷头，均采用可与已排布好的喷头形成基础单元的形式的方式进行排布；

步骤2：通过电场模拟计算各自由液面喷头的临界电压值；

步骤3：给各自由液面喷头独立加载所述临界电压，使得各自由液面喷头的自由液面完全被激发出多根射流，抽长拉细成纳米纤维，最终被接收装置基布接收。

优选地，所述基础单元的形式为线性排布、等腰三角形排布或等边三角形排布。

更优选地，当基础单元为线性排布时，即首先将三个喷头成线性排布，后续每增加一个喷头，也只能在同一直线上成线性排布下去。

当基础单元为等腰三角形排布时，即首先将三个喷头成等腰三角形排布，后续每增加一个喷头，则该喷头的位置需与既定三个喷头中的任意两个喷头组成等腰三角形。

当基础单元为等边三角形排布时，即首先将三个喷头成等边三角形排布，后续每增加一个喷头，则该喷头的位置需与既定三个喷头中的任意两个喷头组成等边三角形。

更优选地，所述线性排布时，各自由液面喷头中心位置的连线与接收装置平行。

优选地，多喷头纺丝时，在一定距离范围内，由于其相互间的静电场作用使得电场受到干扰。而喷头间距与喷头的直径存在一定的交互关系，根据实际的生产情况设置各自由液面喷头的直径为25-50mm，相邻自由液面喷头的间距为30-100mm；所述间距是指两个自由液面喷头边缘之间的最近距离。

优选地，所述步骤2中，使用有限元模拟软件对不同喷头间距下的自由液面多喷头排布进行电场模拟，求得临界电压值。