[发明专利]基于逆向增强复合电场的熔体静电纺丝方法及其制品

说明书

本发明涉及一种基于逆向增强复合电场的熔体静电纺丝方法及其制品，方法为：在熔体静电纺丝喷嘴与接收装置之间增设1个或多个辅助电极；辅助电极的电势高于喷嘴的电势与接收装置的电势；辅助电极的电势高于不加辅助电极时该点位置处的电势。采用该方法制得的制品为纤维网，在相同平面米克重条件下，其厚度为普通非复合电场纺丝方法制得的纤维网厚度的4～12倍。本发明添加辅助电极后可增强电场对熔体射流的拉伸作用，在相同的纺丝温度下可以获得细度更小的纤维；在纺丝过程中会形成逆向的复合电场，使纤维在喷嘴附近停留时间长，并在辅助电极内部旋转，从而形成更加蓬松的纤维网。

技术领域

本发明属熔体静电纺丝技术领域，涉及一种基于逆向增强复合电场的熔体静电纺丝方法及其制品，特别是涉及一种增加纤维网蓬松度的逆向增强复合电场的熔体静电纺丝方法及其制品，具体地说是一种在熔体静电纺丝喷嘴与接收装置之间增设与原电场方向相反的电压辅助电极的逆向增强复合电场的熔体静电纺丝方法及其制品。

背景技术

静电纺丝技术是一种能够连续生产微纳米纤维制备技术，该技术利用高压静电场产生的电场力作用将溶液或者熔体牵伸成微小射流，射流在运动至接收装置的过程中干燥、固化形成无序微纳米纤维网或者其他形状的纤维集合体。静电纺丝技术的核心是利用静电场力使纺丝溶液或者熔体带电，形成连续的微细射流，并使溶液或熔体射流拉伸形成纤维。静电纺丝装置的主要组成部分包括供液装置、喷嘴、接收装置和高压静电发生器，高压静电发生器与喷嘴相连接从而提供高压电，接收装置接地，使喷嘴与接收装置间形成高的电势差，从喷嘴喷出的纺丝液或者纺丝熔体带电后形成射流。

静电纺丝可根据纺丝原材料的状态分为溶液静电纺和熔体静电纺两大类。溶液静电纺丝由于其操作简单，原材料广泛，并能制备具有纳米级别的纤维和外观形貌多样(包括串珠纤维、中空纤维、螺旋纤维、沟槽纤维等)的超细纤维而受到全球研究者的关注，并且已在生物医药、组织工程、过滤、能源等领域有大量的应用。溶液静电纺丝是将原材料溶解在水或有机溶剂里，在常温环境中即可进行纺丝，但溶液静电纺纳米纤维较低的强力限制了其进一步的应用；熔体静电纺丝需要先将聚合物母粒加热至200℃以上高温，变成熔融的流体状态再进行纺丝，熔体静电纺丝是直接利用聚合物熔体进行纺丝，无需添加溶剂进行溶解，对熔体静电纺丝制备的纤维进行细化可以弥补溶液静电纺丝强力不足的缺陷。

但是，熔体静电纺丝的设备较溶液静电纺丝复杂，需要有可将聚合物母粒加热至熔融状态的电加热装置；而且，由于熔体静电纺丝的聚合物射流中无溶剂，射流的带电量较少，在纺丝过程中纺丝射流的鞭动运动幅度较小等原因，熔体静电纺制备的纤维网的厚度一般较为紧密，难以形成蓬松的纤维网。

因此，研究一种降低纤维细度并且增加纤维网蓬松度的熔体静电纺丝方法以及利用该方法制备纤维制品具有十分重要的意义。

发明内容

本发明的目的是解决现有技术中静电纺丝方法制得的纤维网强力不足、蓬松度差的问题，提供一种基于逆向增强复合电场的熔体静电纺丝方法及其制品。本发明通过在熔融静电纺丝喷嘴与接收装置之间增设与原电场方向相反的辅助电极，可增强电场对熔体射流的拉伸作用，在相同的纺丝温度下可以获得细度更小的纤维；在纺丝过程中会形成逆向的复合电场，使纤维在喷嘴附近停留时间长，并在辅助电极内部旋转，从而形成的纤维网更蓬松。

为达到上述目的，本发明采用的方案如下：

基于逆向增强复合电场的熔体静电纺丝方法，在熔体静电纺丝喷嘴与接收装置之间增设1个或多个辅助电极；辅助电极的电势高于喷嘴的电势与接收装置的电势；辅助电极的电势高于不加辅助电极时该点位置处的电势。