[发明专利]熔体静电纺丝方法

说明书

提供一种熔体静电纺丝方法，包括：S1、将无机材料加热至熔融状态形成熔体；及S2、将所述熔体通过静电纺丝形成纤维。本发明的方法适用于熔点高的无机材料为原料的静电纺丝，并且工艺流程简单、纤维产品的取向性高、制备过程绿色环保。

技术领域

本发明涉及静电纺丝领域，具体涉及熔体静电纺丝方法。

背景技术

静电纺丝技术主要分为溶液静电纺丝和熔体静电纺丝。近年来溶液静电纺丝发展迅速，可制备得到纳米纤维，但是目前存在生产效率较低，溶剂回收或排放污染等问题。相比而言，熔体静电纺丝技术在某种程度上可弥补溶液静电纺丝的不足，因此熔体静电纺丝也成为新热点。

熔体静电纺丝直接以目标材料的熔体为原料、不需额外的溶剂，并且熔体的粘度高于溶液，能克服纤维在静电场中的不稳定性，有望获得取向性较好的纤维产品，成为制备纳米纤维的一个很好的选择。不过目前熔体静电纺丝的技术和设备都不成熟，主要以自行设计和搭建为主，所有的纺丝技术大都针对的是高分子材料，工作温度一般仅为200-300℃，无法处理熔点动辄上千摄氏度的无机材料，目前尚无关于超高温无机体系熔体静电纺丝的设备和相关报道，所以对于无机纳米纤维，现有的纺丝技术和设备还不能实现简单高效低成本的制备。

发明内容

本发明提供一种能够以无机材料为原料进行熔体静电纺丝的方法。

一种熔体静电纺丝方法，包括：S1、将无机材料加热至熔融状态形成熔体；及S2、将所述熔体通过静电纺丝形成纤维。

根据本发明的一实施方式，所述无机材料选自硅、锗、锡、二氧化锡中的一种或多种。

根据本发明的另一实施方式，所述静电纺丝的电压设定为10-50kV。

根据本发明的另一实施方式，所述静电纺丝的电压设定为12-45kV，优选20-40kV。

根据本发明的另一实施方式，所述静电纺丝过程中所述的熔体的流率为1-10μL/min，优选2-8μL/min。

根据本发明的另一实施方式，所述静电纺丝过程中所述的熔体的流率为2.5-5μL/min。

根据本发明的另一实施方式，所述熔体在真空、惰性气氛或还原气氛下进行所述静电纺丝。

根据本发明的另一实施方式，所述惰性气氛选自氮气、氩气中的一种或多种。

根据本发明的另一实施方式，所述还原气氛包括氢气。

根据本发明的另一实施方式，所述熔体进行静电纺丝的环境温度不高于100℃，压力为常压。

根据本发明的另一实施方式，所述熔体通过一个或多个喷丝头进行静电纺丝。

本发明的熔体静电纺丝方法具有以下优点：

(1)适用范围广：适用于包括硅在内的多种高熔点材料的纤维制备；

(2)工艺流程简单：直接以无机材料为原料，一步制备无机材料纤维，无其他后处理过程；

(3)纤维产品的取向性高：产品取向性高，保证了纤维到终端器件的可加工性；

(4)制备过程绿色环保：理论上无机材料可全部转化为纤维，物料利用率高，整个制备工艺无溶剂和其他废物排放。

附图说明

通过参照附图详细描述其示例实施方式，本发明的上述和其它特征及优点将变得更加明显。

图1是本发明的熔体静电纺丝方法的流程图。

图2是本发明的熔体静电纺丝装置结构示意图。

图3是本发明的熔体静电纺丝装置局部放大结构示意图。