[发明专利]一种可在绝缘基底上沉积纤维的静电纺丝方法及其装置

说明书

一种可在绝缘基底上沉积纤维的静电纺丝方法，包括以下步骤：步骤1.搭建装置；步骤2.正电喷头和负电喷头开始供液并冒出液滴；步骤3.开启高压直流电源，正电喷头和负电喷头开始发生喷射；步骤4.开启运动平台，收集正电喷头和负电喷头喷射出的纤维；步骤5.待电纺一段时间后，在绝缘基底上得到纳米纤维。以及提供一种静电纺丝装置，包括正电喷头、负电喷头、绝缘板、液体泵、溶液箱、高压直流电源、运动平台、绝缘基底和绝缘罩。本发明解决静电纺丝技术中基底为绝缘基底，积累的残余电荷对射流产生巨大排斥而引起纺丝纤维不能沉积的问题。

技术领域

本发明涉及静电纺丝领域，具体为一种可在绝缘基底上沉积纤维的静电纺丝方法及其装置。

背景技术

静电纺丝是制备纳米纤维常见的手段之一，纺丝溶液液滴或尖端受到高压静电作用发生电液耦合，形变成泰勒锥并以带电射流的形式向基底喷射，在飞行过程中逐渐被拉伸、固化成纳米纤维，最后沉积在基底上形成纳米纤维。

如果基底具有导电性，可及时导走沉积纤维的残余电荷，但如果基底为绝缘基底，残余电荷无法及时导走，积累的残余电荷对带有同种电荷的射流产生巨大排斥，出现射流排斥、射流分叉、射流雾化以及溶液间歇性滴落等不利现象，使电纺无法进行。

中国专利CN 103397393 B提出通过负高压预处理PET基底，再在基底上喷射带正电的射流，可实现在PET绝缘基底上电纺纤维。但是，该方案在具体实施中步骤繁琐，纺丝效率低，不利于批量生产。

现有技术在这一方面的研究较少，且存在进一步改进和优化的需求，这也正是该技术领域内的研究重点之一，更是本发明得以完成的动力和出发点所在。

发明内容

为了克服已有静电纺丝方式的当基底为绝缘基底时积累的残余电荷对射流产生巨大排斥而引起纺丝纤维不能沉积的问题的不足，本发明提供一种可在绝缘基底上沉积纤维的静电纺丝方法及其装置，解决静电纺丝技术中基底为绝缘基底，积累的残余电荷对射流产生巨大排斥而引起纺丝纤维不能沉积的问题。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种可在绝缘基底上沉积纤维的静电纺丝方法，包括以下步骤：

步骤1.搭建装置，将溶液装入溶液箱，绝缘基底与正电喷头、负电喷头的间距1mm～150cm，高压直流电源的正极与正电喷头电性连接，高压直流电源的负极与负电喷头电性连接，运动平台和绝缘基底接地；

步骤2.设定液体泵对正电喷头、负电喷头的供液速度均为10μl/hr～100ml/hr，此时正电喷头和负电喷头开始供液并冒出液滴；

步骤3.开启高压直流电源，设定对正电喷头的输出值为0kV～100kV，对负电喷头的输出值为-100kV～0kV，此时正电喷头和负电喷头开始发生喷射；

步骤4.开启运动平台，设定转速为0.05rpm～100rpm，收集正电喷头和负电喷头喷射出的纤维；

步骤5.待电纺一段时间后，在绝缘基底上得到纳米纤维。

进一步，所述步骤1中，绝缘罩分别设置于正电喷头与绝缘基底之间、负电喷头与绝缘基底之间；所述正电喷头和负电喷头固定于绝缘板。

一种可在绝缘基底上沉积纤维的静电纺丝装置，包括正电喷头、负电喷头、绝缘板、液体泵、溶液箱、高压直流电源、运动平台、绝缘基底和绝缘罩，所述正电喷头、负电喷头固定于绝缘板，且正电喷头、负电喷头均通过液体泵与溶液箱连通，所述运动平台设置于正电喷头、负电喷头正下方，所述绝缘基底设置于运动平台上表面，所述绝缘罩分别设置于正电喷头与绝缘基底之间、负电喷头与绝缘基底之间，所述高压直流电源的正极与正电喷头电性连接，所述高压直流电源的负极与负电喷头电性连接，所述运动平台和绝缘基底接地。