[发明专利]一种具有连续梯度的静电纺丝纤维膜的制备方法

说明书

本发明公开了一种具有连续梯度的静电纺丝纤维膜的制备方法，1)根据原料组份的数量，配置相应数量的电控注射泵，将每个电控注射泵连接到控制器上，同时，将所有电控注射泵的泵出端通过汇合管连接至喷丝头；2)分别将原料组分溶于良溶剂或者复合溶剂体系后，装入不同或者相同的电控注射泵中；3)启动静电纺丝操作，由控制器控制相应层的静电纺丝在喷丝时，装有各自原料组份的电控注射泵泵出相应质量百分比的原料并汇合至喷丝头，喷出相应浓度的纤维丝；4)重复上述步骤3)，直至在接收器上完成整个纤维膜的制备。具有纤维膜厚度方向纤维结构和功能特性可连续梯度变化，且每层纺丝时间间隔较短，自动操作，工艺简单，利于规模化生产的特点。

技术领域

本发明涉及一种静电纺丝纤维膜的制备方法，特别是一种具有连续梯度的静电纺丝纤维膜的制备方法。

背景技术

静电纺丝纤维膜是一种孔径微小、孔隙率高、制备过程中参数可调的纤维膜，相对于其他膜材料具有体积小、比强度高、比表面积大、过滤性能优异等优点，因此在过滤材料、生物医学材料、服装材料等领域有着广泛的应用前景。通过静电纺丝制得的纤维具有高孔隙率、高比表面积的特点，可显著提高吸附材料的吸附效率，因此静电纺丝可制备高效的静电纺丝纤维膜材料用于油水分离；同样，静电纺丝纳米纤维直径小、比表面积大的特性可用于制备孔径小、过滤效率高的高性能空气过滤材料；利用静电纺丝技术的可控性，可根据需要制得具有仿生效果的生物医学材料；通过不同功能特性的材料的选取和纤维层状结构的设计，可制得具有单向导湿功能的服装材料。

目前报道的梯度结构纤维膜材料的制备方法主要有：

a)多层复合纤维膜，如中国专利CN105926161B，通过改变聚酰胺6的浓度调整纺丝纤维的粗细，控制每层纤维中粗/细纤维的含量，控制每次纺丝时粗纤维在总的粗纤维和细纤维中的含量比上次纺丝时的比例更大，重复多次操作，制得粗纤维的含量梯度变化的纤维膜。

b)单向三层复合膜，如中国专利CN107059251A，使用亲水性聚合物通过静电纺丝在接收基材上形成一层亲水层；将亲水性和疏水性两种纺丝液混合后通过静电纺丝形成至少一层导流层；将疏水性聚合物通过静电纺丝形成一层疏水型，得到具有润湿梯度的单向导湿三层分离膜。

c)单向双层复合纤维膜，如中国专利201210071031.7。该复合纤维膜由两层结构组成，亲水层的PVA、醋酸纤维素、聚丙烯酸酯等，疏水层的PU、PS、PMMA、PCL等。通过控制工艺参数可调整亲水/疏水性质，制备出亲水性完全不同的双层纤维膜。

上述静电纺丝纤维膜存在以下缺陷：上述纤维膜仅是不同性质的组分区间之间有结构差异，以致每个组分区间有性质差异，但在纤维层间沿厚度方向未实现纤维结构和功能特性的逐层连续梯度变化。通过多次纺丝的方式得到多层梯度结构纤维膜，虽然可获得一定程度梯度结构，但每层纺丝时间间隔较长，多为手动操作，操作繁琐，不利于规模化生产。

发明内容

本发明的目的在于，提供一种具有连续梯度的静电纺丝纤维膜的制备方法。本发明具有纤维膜厚度方向纤维结构和功能特性可连续梯度变化，且每层纺丝时间间隔较短，自动操作，工艺简单，利于规模化生产的特点。

本发明的技术方案：一种具有连续梯度的静电纺丝纤维膜的制备方法，包括如下步骤：

1)根据有性质差异的原料组份的数量，配置相应数量的电控注射泵，将每个电控注射泵连接到控制器上，同时，将所有电控注射泵的泵出端通过汇合管连接至喷丝头；

2)分别将有性质差异的不同原料组分溶于良溶剂或者复合溶剂体系后，装入不同的电控注射泵中；

3)启动静电纺丝操作，根据每一层静电纺丝对于材料组成和浓度的变化的要求，由控制器控制相应层的静电纺丝在喷丝时，各自原料组份的电控注射泵泵出相应质量百分比的原料并汇合至喷丝头，喷出相应浓度的纤维丝；