[发明专利]一种制备定向纳米纤维的静电纺丝方法

摘要

本发明一种制备定向纳米纤维的静电纺丝方法属于纳米纤维制备技术领域，涉及一种制备定向纳米纤维的静电纺丝方法。该方法中采用一块与固定接收板相互平行的辅助极板，对纺丝液喷射流的运动方向进行控制，使纳米纤维在固定接收板与辅助极板之间形成空间定向排列。方法首先安装静电纺丝装置，配制纺丝液，由微量泵将纺丝液经过送液管匀速地推进到喷丝头，在喷丝头出口处纳米纤维被拉出，利用外加的收集板转换不同角度，得到不同交叉定向纳米纤维编织角度的纤维阵列。该方法具有纤维定向性好、长度可调、可获得空间定向排列纤维阵列等特点，提高了定向纳米纤维纺丝效率和纺丝质量。

主权项

1.一种制备定向纳米纤维的静电纺丝方法，其特征是，该方法中采用一块与固定接收板相互平行的辅助极板，对纺丝液喷射流的运动方向进行控制，使纳米纤维在固定接收板与辅助极板之间形成空间定向排列；方法首先安装静电纺丝装置，配制纺丝液，由微量泵将纺丝液经过送液管匀速地推进到喷丝头，在喷丝头出口处纳米纤维被拉出；并在制备纳米纤维过程中，每隔固定时间，将收集板转换不同的角度，就得到不同交叉定向纳米纤维编织角度的纤维阵列；方法的具体步骤如下：第一步，安装静电纺丝装置首先将固定接收板(12)固定到绝缘底板(13)上，然后将辅助极板(4)通过支架(7)与立柱(8)相连接，立柱(8)垂直固定到绝缘底板(13)上，支架(7)沿着立柱(8)轴向上下运动以调整辅助极板(4)与固定接收板(12)之间的距离，辅助极板(4)下表面与固定接收板(12)上表面相互平行；调整时要保证辅助极板(4)沿着其下表面法线方向的投影完全包含在固定接收板(12)上表面内；辅助极板(4)下表面与固定接收板(12)上表面的距离为30～200mm；二者距离确定后，通过紧固螺栓(9)锁定支架(7)与立柱(8)的相对位置；喷丝头(11)垂直穿过辅助极板(4)的几何中心孔，喷丝头(11)和辅助极板(4)之间用绝缘环(10)进行电气隔离；喷丝头(11)通过送液管(5)与微量泵(6)连接；调整喷丝头(11)出丝口和辅助极板(4)下表面的距离为辅助极板(4)下表面与固定接收板(12)上表面距离的1/10～3/4；电源(1)的正极通过正极导线(3)连接喷丝头(11)，电源(1)接地端通过接地导线(2)分别连接辅助极板(4)和固定接收板(12)；第二步制备定向纳米纤维在实验过程中，实验温度为15～40℃，湿度为20～60％RH；辅助极板(4)下表面与固定接收板(12)上表面的距离为30～200mm；电源(1)的正极为喷丝头(11)，内径为0.05～2mm，电源(1)提供1～100KV的电压；配制纺丝液，将该溶液放置在微量泵(6)内；微量泵(6)将溶液经过送液管(5)匀速地推进到喷丝头(11)处，推进速度为0.1～30ul/min，在喷丝头(11)出口处纳米纤维被拉出；被拉出的纳米纤维在辅助极板(4)和固定接收板(12)之间沿着电场线运动，一部分纳米纤维沿着电场线落到辅助极板(4)上，呈现杂乱纳米纤维膜状态，还有一部分纳米纤维沿着电场线运动到固定接收板(12)上，也呈现杂乱纳米纤维膜形态，其余纳米纤维头部受到辅助极板(4)电场力的作用，尾部受到固定接收板(12)电场力的作用，悬置在两块极板之间；悬置的定向纳米纤维首先出现在辅助极板(4)边缘，边缘排列满后，后续悬置纤维在静电力作用下保持彼此平行，并且沿着极板逐层排列，逐渐靠近喷丝头(11)，从而获得空间排列定向纳米纤维阵列；第三步得到不同交叉定向纳米纤维编织角度的纤维阵列利用外加的收集板收集悬置的纳米纤维(14)，在收集过程中每隔固定时间，将收集板转换不同的角度，在收集板上得到不同交叉定向纳米纤维编织角度的纤维阵列。