[发明专利]球切面自由液面纺丝方法

说明书

本发明涉及一种球切面自由液面纺丝方法，属于静电纺丝领域。该方法包括以下步骤：(1)配置制备纳米纤维所需的纺丝溶液；(2)将恒流供液装置设置到合适的流量，然后将纺丝溶液通过恒流供液装置输送至储液管中的凹槽内；(3)打开高压静电装置，在静电场力的作用下纺丝液自由液面上的表面张力被克服，形成泰勒锥，泰勒锥的表面张力在静电场力的作用下被进一步克服产生射流，射流在高压电场内的静电力的作用下被拉细成丝，最终被接收在接收装置上，形成纳米纤维膜。本发明能够最大化的减小纺丝液面的表面张力使其易于被静电场力克服，从而增加形成的泰勒锥的数量，提高纺丝的效率。

技术领域

本发明涉及一种球切面自由液面纺丝方法，属于静电纺丝领域。

背景技术

静电纺丝技术作为目前世界上使用最普遍的生产纳米纤维的方法。近几年来,由于纳米材料研究的迅速升温,激起了人们对静电纺丝进行深入研究的浓厚兴趣。与拉伸、相分离等方法相比,静电纺丝已成为制取纳米纤维最重要、最有效的方法。但静电纺丝产量低是该项技术从实验室走向产业化生产及应用的最大的技术障碍。

以高产丝率这一优点著称的气泡静电纺丝，作为一种新型的纺丝方法，其产量通常在0.3克/小时，该方法不用传统喷丝头纺丝，而是在聚合物溶液在(熔体)中通入气体，在聚合物溶液(熔体)中形成气泡，使用静电力克服聚合物泡沫、膜的表面张力，而不是传统静电纺丝的泰勒锥的表面张力，使气泡、膜发生破裂，并在电场力的作用下被拉细至纳米数量级，形成纳米纤维。但因其产生的气泡尺寸不可控，气泡破裂规律不可寻，由此造成的纤维直径分布不均等缺点，使其同样不能被工业化使用。

自由液面静电纺丝作为新型的纺丝工艺，其纺丝原理与气泡静电纺丝相似，是利用高压电场所提供的静电力克服聚合物液面的表面张力，在聚合物液面形成泰勒锥，并进一步形成射流，射流在电场力的作用下被拉细成纳米纤维。因为这一过程中没有气泡的介入，故而克服了气泡静电纺气泡尺寸不可控，气泡破裂规律不可寻以及由此造成的纤维直径分布不均等缺点，同时还保存了气泡静电纺高产丝率的优点。但是传统自由液面静电纺丝对电场力有着较高的要求，一般使用的电压为50-70KV，因此存在着极大的安全隐患以及能源问题。

本发明的主要内容是对传统自由液面静电纺丝进行改进，以克服传统自由液面静电纺丝所需电压过大，存在安全隐患以及产量有待进一步提高等缺点。

发明内容

本发明的目的在于提供一种能够稳定制备纳米纤维的，提高纳米纤维的产量的球切面自由液面纺丝方法。

为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：一种球切面自由液面纺丝方法，包括以下步骤：

S1：配置制备纳米纤维所需的纺丝溶液；

S2：将恒流供液装置设置到合适的流量，然后将纺丝溶液通过恒流供液装置输送至储液管中的凹槽内；

S3：打开高压静电装置，在静电场力的作用下纺丝液自由液面上的表面张力被克服，形成泰勒锥，泰勒锥的表面张力在静电场力的作用下被进一步克服产生射流，射流在高压电场内的静电力的作用下被拉细成丝，最终被接收在接收装置上，形成纳米纤维膜。

进一步地，所述凹槽的切面为球切面、或球切面与平面的结合、或球切面与锯齿面的结合、或锯齿面。

进一步地，在所述步骤“S2”中，所述恒流供液装置设置的流量为10-100ml/h。

进一步地，在所述步“S3”中，所述高压静电装置的电压设置为30-60KV。