專利名稱：一種制備夾層納米織物的靜電紡絲方法及其裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種制備納米織物的靜電紡絲方法及其裝置，具體涉及制備具有夾層
的微/納米纖維織物的靜電紡絲方法及其裝置。
背景技術(shù)：
近年來(lái)，隨著納米科技的發(fā)展，納米材料已經(jīng)成為當(dāng)前材料學(xué)發(fā)展的一個(gè)熱點(diǎn)。納 米級(jí)尺度的材料具有許多不同于傳統(tǒng)材料的獨(dú)特性能，例如小尺寸效應(yīng)、界面效應(yīng)等，使之 在生物技術(shù)、傳感器、過(guò)濾材料、醫(yī)學(xué)與健康環(huán)境與能源以及國(guó)防安全等諸多領(lǐng)域展現(xiàn)出了 引人注目的廣闊應(yīng)用前景。而靜電紡絲技術(shù)被認(rèn)為是一種制備連續(xù)微/納米纖維的理想方 法。利用電紡絲技術(shù)制得的纖維，其直徑可達(dá)納米級(jí)，通常在3nm 5ym，比用常規(guī)方法制 得的纖維直徑小幾個(gè)數(shù)量級(jí)。電紡絲制得的纖維無(wú)紡布，具有孔隙率高、比表面積大、纖維 精細(xì)程度與均一性高、長(zhǎng)徑比大等優(yōu)點(diǎn)；此外，電紡絲技術(shù)快速、高效，裝置簡(jiǎn)單、易于操作， 可用于制備復(fù)雜、免縫合支架，而且易于控制化學(xué)組分和物理性能，因而在納米材料領(lǐng)域有 著巨大的應(yīng)用價(jià)值。 電紡絲裝置一般包括高壓電源、液體供給裝置、噴射裝置和接收裝置四個(gè)部分。液 體供給裝置向噴射裝置供給高聚物或其它材料的溶液或熔體，高壓電源向噴絲頭提供幾百 到幾萬(wàn)伏的直流電壓。噴絲頭處的帶電聚合物溶液或熔體在幾千至幾萬(wàn)伏高壓靜電下克服 表面張力產(chǎn)生帶電噴射流，溶液或熔體在噴射過(guò)程中干燥、固化最終落在接收裝置上形成 纖維氈或其他微觀形貌的無(wú)紡布。 為了實(shí)現(xiàn)電紡納米纖維的規(guī)模化生產(chǎn)，國(guó)內(nèi)外研究者發(fā)明了各種電紡絲裝置，如 多噴頭噴射裝置、旋轉(zhuǎn)噴頭噴射裝置、輥筒收集接受裝置和傳動(dòng)輸送接收裝置。這些裝置均 是基于接收裝置與噴頭之間形成高壓電場(chǎng)來(lái)進(jìn)行納米纖維的紡絲和接收的，所得到的產(chǎn)品 為形狀尺寸固定的納米纖維膜或無(wú)紡布的形式，無(wú)法形成長(zhǎng)度不受限制的條狀纖維帶，這 就限制了對(duì)電紡納米纖維進(jìn)行后加工。 此外，目前制備納米夾層織物主要是利用靜電紡絲裝置紡出的納米纖維絲紡織成 織物，然后將不同材質(zhì)的織物壓制成夾層織物。這種方法的缺點(diǎn)是須經(jīng)多步工序完成。因 此，需要開(kāi)發(fā)一次成型的納米夾層織物靜電紡絲技術(shù)，以提高效率、降低成本。

發(fā)明內(nèi)容
針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的上述問(wèn)題，本發(fā)明提供一種能夠一次成型納米夾層織物的靜電紡 絲裝置，及應(yīng)用該裝置制備夾層納米織物的方法。
為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明包括以下技術(shù)內(nèi)容 —種制備夾層納米織物的靜電紡織裝置，包括機(jī)身、供液裝置、收集裝置、第一噴 絲裝置和第二噴絲裝置，其中 該第一噴絲裝置和第二噴絲裝置分別位于機(jī)身的左右兩側(cè)，并且分別包括至少一 個(gè)噴絲頭，該兩組噴絲裝置的噴絲頭相向設(shè)置并且分別連接極性相反的高壓；
該收集裝置為連接有纏絲電機(jī)的輥筒裝置，其能夠繞軸向轉(zhuǎn)動(dòng)，該輥筒裝置位于
兩組噴絲頭之間，該輥筒裝置的軸向與噴絲頭噴絲方向垂直。 上述的制備夾層納米織物的靜電紡織裝置，其中，該輥筒裝置可與排絲電機(jī)連接，
在排絲電機(jī)的控制下進(jìn)行平行于該輥筒裝置軸向的往復(fù)運(yùn)動(dòng)。 上述的制備夾層納米織物的靜電紡織裝置，還可包括一組或多組噴絲裝置，其環(huán) 設(shè)于所述收集裝置周圍，連接任意極性的高壓，并盡量使連接正負(fù)極的各組噴絲裝置數(shù)目 對(duì)等，以便使所得電紡膜為電中性，該噴絲裝置的噴絲方向與該輥筒裝置的軸向垂直。
上述的制備夾層納米織物的靜電紡織裝置，其中，該噴絲裝置可在該橫向螺母或 位移控制電機(jī)的控制下，相對(duì)機(jī)身改變左右向方向的位置。 上述的制備夾層納米織物的靜電紡織裝置，其中，該接收裝置與噴絲裝置的距離 優(yōu)選為5 30cm。 上述的制備夾層納米織物的靜電紡織裝置，其中，該輥筒裝置可以由金屬導(dǎo)體或 者絕緣材料制成。 另一方面，本發(fā)明還包括使用上述的靜電紡織裝置制備夾層納米織物的方法，具 體內(nèi)容如下 a.配制適當(dāng)濃度的聚合物溶液或熔體，由所述供液裝置為噴絲裝置提供聚合物溶 液或溶體； b.分別向第一噴絲裝置和第二噴絲裝置提供正、負(fù)極性加載電壓的高壓電源，電 壓的調(diào)節(jié)范圍分別為0 30KV和0 -30KV ; c.在兩組噴絲裝置與輥筒裝置之間各自的電場(chǎng)作用下，噴絲頭處的帶電聚合物溶
液或熔體由于受到電場(chǎng)力作用產(chǎn)生帶電噴射流，溶液或熔體在噴射過(guò)程中干燥、固化，最終
形成的納米纖維落在位于第一噴絲裝置和第二噴絲裝置之間的接收裝置上； d.在噴絲的同時(shí)，在排絲電機(jī)的控制下輥筒裝置進(jìn)行平行于所述輥筒裝置軸向的
往復(fù)運(yùn)動(dòng)，噴射出的纖維絲在接收裝置表面形成大面積的纖維織物； e.該輥筒裝置在纏絲電機(jī)的帶動(dòng)下繞軸向轉(zhuǎn)動(dòng)，使接收裝置表面形成的纖維織物 一層一層巻繞在輥筒裝置的表面； f.當(dāng)對(duì)第一噴絲裝置和第二噴絲裝置提供不同聚合物溶液或溶體時(shí)，能夠形成夾 層納米織物。 上述的制備夾層納米織物的方法，其中，該噴絲頭往復(fù)運(yùn)動(dòng)的頻率優(yōu)選為0 200 次/分鐘；輥筒裝置的轉(zhuǎn)速優(yōu)選為0 1000轉(zhuǎn)/分鐘。 上述的制備夾層納米織物的方法，當(dāng)該靜電紡織裝置還包括一組或多組噴絲裝置
時(shí)，對(duì)各組噴絲裝置分別提供不同聚合物溶液或溶體能夠形成多層納米織物。 上述的靜電紡絲裝置和方法適用于傳統(tǒng)的靜電紡絲所用的各種高聚物或其它材
料的溶液和熔體。 本發(fā)明的有益效果在于 (1)當(dāng)對(duì)兩個(gè)噴射裝置供給同一種聚合物或其它材料的溶液或熔體時(shí)，能在很大 面積上快速地獲得均一的連續(xù)的納米纖維織物； (2)當(dāng)對(duì)兩個(gè)噴射裝置供給不同的聚合物或其他材料的溶液或熔體時(shí)，能在很大 面積上快速的獲得夾層微/納米纖維織物；
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(3)當(dāng)調(diào)節(jié)其中一個(gè)噴射裝置的供給溶液濃度時(shí)，能在很大面積上快速獲得"珠 粒"等非纖維狀結(jié)構(gòu)與微/納米纖維結(jié)構(gòu)的夾層納米織物。 (4)當(dāng)在沿接收裝置的不同位置增加噴射裝置時(shí)，可制備多層夾層微/納米纖維 織物。 —直以來(lái)，在紡織機(jī)械領(lǐng)域普遍認(rèn)為將接收裝置置于極性相反的兩噴絲頭之間會(huì) 影響電場(chǎng)，以至妨礙由兩極相吸引起的噴絲過(guò)程，因而通常將接收裝置置于噴絲頭的下方， 由噴絲頭噴出的帶相反電荷的絲流在空中互相吸引、相撞、電中和，成為納米纖維落在接收 裝置上。這種裝置只能制備單一的納米纖維絲。但本發(fā)明人經(jīng)過(guò)長(zhǎng)時(shí)間的實(shí)驗(yàn)和研究發(fā) 現(xiàn)，將收集裝置置于極性相反的兩噴絲頭之間時(shí)，不僅不會(huì)影響溶液的噴射速度及質(zhì)量，而 且解決了一次制備多層納米纖維織物的問(wèn)題，克服了技術(shù)偏見(jiàn)。 綜上所述，本發(fā)明提供了一種簡(jiǎn)單、易操作、大面積地制備夾層微/納米纖維織物 的裝置和方法，改變了傳統(tǒng)靜電紡絲技術(shù)只能制備均一納米纖維膜的局限性，賦予了納米 纖維更為廣闊的應(yīng)用前景。


圖1為本發(fā)明一種實(shí)施方式的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2為在適當(dāng)角度增加噴絲頭的靜電紡織裝置結(jié)構(gòu)示意圖。 圖3為本發(fā)明獲得的夾層微/納米纖維織物的掃描電鏡照片和透射示意圖。
具體實(shí)施例方式以下，以圖1所示的數(shù)控夾層納米靜電紡織裝置為例說(shuō)明本發(fā)明的靜電紡織裝置。 數(shù)控夾層納米靜電紡織裝置包括機(jī)身l，第一噴絲裝置21，第二噴絲裝置22，供液 裝置(圖中未顯示)，收集裝置3、和透光防護(hù)罩6。第一噴絲裝置21和第二噴絲裝置22分 別位于機(jī)身1的左右兩側(cè)，透光防護(hù)罩6覆蓋第一噴絲裝置21、第二噴絲裝置22和收集裝 置3，并且固定在底座10上，對(duì)噴絲裝置和收集裝置提供保護(hù)并方便操作。
噴絲裝置21包括送料軟管24和噴絲頭23。第一噴絲裝置21和第二噴絲裝置22 分別位于機(jī)身1的左右兩側(cè)，并且分別包括至少一個(gè)噴絲頭23，該兩組噴絲裝置的噴絲頭 相向設(shè)置并且連接極性相反的高壓；即分別連接正、負(fù)高壓電源，其分別與輥筒裝置形成電 紡絲所需的電場(chǎng)，噴絲頭23處的帶電聚合物溶液或溶體在電場(chǎng)力作用下產(chǎn)生帶電噴射流， 溶液或溶體在噴射過(guò)程中干燥、固化，最終形成納米纖維。 機(jī)身1上具有設(shè)置在底座10上的直線導(dǎo)軌4和位移控制電機(jī)5。在位移控制電機(jī) 5的控制下，兩組噴絲裝置可以在一定范圍內(nèi)沿直線導(dǎo)軌4左右移動(dòng)以調(diào)節(jié)兩側(cè)噴絲頭23 間的距離。兩組噴絲裝置間的調(diào)整距離為20 80cm。 收集裝置3位于兩噴絲頭23之間的中心位置，包括纏絲電機(jī)31 (圖中未顯示)、拉 動(dòng)手柄32、輥筒裝置33和排絲電機(jī)34。輥筒裝置33與纏絲電機(jī)31和排絲電機(jī)34連接， 并通過(guò)拉動(dòng)手柄32固定于底座10上。輥筒裝置33的軸向平行于底座10且與噴絲方向垂 直。纏絲電機(jī)31控制輥筒裝置33繞軸向滾動(dòng)。排絲電機(jī)34控制輥筒裝置33進(jìn)行平行于 該輥筒裝置軸向的往復(fù)運(yùn)動(dòng)。輥筒裝置33與噴絲頭23間的距離為5 30cm。輥筒裝置33由金屬導(dǎo)體或者絕緣材料制成。 本發(fā)明的另一實(shí)施方式如圖2所示，該靜電紡織裝置在圖1所示裝置的基礎(chǔ)上，還 包括第三組噴絲裝置26，其噴絲頭23垂直設(shè)置于收集裝置3的上方，連接任意極性的高壓， 該噴絲裝置26的噴絲方向與輥筒裝置33的軸向垂直。 下面結(jié)合具體實(shí)例對(duì)本發(fā)明的裝置和方法作進(jìn)一步說(shuō)明，其并非對(duì)發(fā)明的限定， 依照本領(lǐng)域公知的現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明的實(shí)施方式并不限于此，因此凡依照本發(fā)明公開(kāi)內(nèi)容 所做出的本領(lǐng)域的等同替換，均屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。 實(shí)施例1 :使用上述靜電紡織裝置制備PET和PAN的夾層納米纖維無(wú)紡布
將一定質(zhì)量的聚酯切片(PET)溶解于三氟乙酸和二氯甲烷體積比為4 : l的混 合溶劑中，溶液的質(zhì)量百分比為13%，在室溫下成穩(wěn)定、均一的溶液，待用；將一定質(zhì)量的 聚丙烯腈(PAN)溶解于N，N-二甲基甲酰胺(DMF)中，溶液的質(zhì)量百分比為10%，在室溫下 成穩(wěn)定、均一的溶液，待用；將上述PET溶液通過(guò)供液裝置注入第一噴絲裝置21中，將上述 PAN溶液通過(guò)供液裝置注入第二噴絲裝置22中。 噴絲頭23與輥筒裝置33間的距離為15cm。兩個(gè)噴絲頭分別連接18kV和_15kV 的電壓，其分別與輥筒裝置形成電紡絲所需的電場(chǎng)，在電場(chǎng)力的作用下產(chǎn)生帶電噴射流，噴 射流在噴射過(guò)程中干燥、固化，最終形成的PET納米纖維落于輥筒裝置33的左側(cè)，PAN納米 纖維落于輥筒裝置33的右側(cè)。 在噴絲的同時(shí)，在排絲電機(jī)34的控制下輥筒裝置33進(jìn)行平行于輥筒裝置33軸向 的往復(fù)運(yùn)動(dòng)2次/分鐘，隨著輥筒裝置33繞軸向的自轉(zhuǎn)(200轉(zhuǎn)/分鐘)，在輥筒裝置33表 面形成大面積的纖維織物。當(dāng)形成有PET納米纖維織物隨輥筒裝置33的轉(zhuǎn)動(dòng)從左側(cè)轉(zhuǎn)到 右側(cè)時(shí)，右側(cè)的第二噴絲裝置22噴出的PAN噴射流在PET納米纖維織物上形成PAN納米纖 維織物。由此獲得PET和PAN的夾層納米纖維無(wú)紡布。形成的該夾層納米纖維無(wú)紡布隨輥 筒裝置33自轉(zhuǎn)的帶動(dòng)一層一層巻繞在輥筒裝置33的表面。
實(shí)施例2 : 采用與實(shí)施例1相同的裝置和方法制備PET納米纖維無(wú)紡布。 首先，將一定質(zhì)量的聚酯切片(PET)溶解于三氟乙酸和二氯甲烷體積比為4 : 1
的混合溶劑中，溶液的質(zhì)量百分比為13%，室溫下攪拌至溶解成穩(wěn)定、均一的溶液，靜置幾
分鐘后，將上述溶液注入兩個(gè)噴射裝置中。其中，噴絲頭與輥筒裝置33間的距離為13. 5cm ;
輥筒裝置33平行于輥筒裝置軸向的往復(fù)運(yùn)動(dòng)的頻率為2次/分鐘；輥筒裝置33繞軸向的
自轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)速為200轉(zhuǎn)/分鐘；分別在18kV和-18kV的電壓下進(jìn)行電紡，即得PET納米纖維
無(wú)紡布。 實(shí)施例3 : 采用與實(shí)施例1相同的裝置和方法制備PAN納米纖維無(wú)紡布。 首先，將一定質(zhì)量的聚丙烯腈(PAN)溶解于N， N- 二甲基甲酰胺(DMF)中，溶液的
質(zhì)量百分比為10%，在室溫下成穩(wěn)定、均一的溶液，靜置幾分鐘后，將上述溶液注入兩個(gè)噴
射裝置中。其中，噴絲頭與輥筒裝置33間的距離為13.5cm;輥筒裝置33平行于輥筒裝置
33軸向的往復(fù)運(yùn)動(dòng)的頻率為2次/分鐘；輥筒裝置33繞軸向的自轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)速為200轉(zhuǎn)/分
鐘；分別在15kV和_15kV的電壓下進(jìn)行電紡，即得PAN納米纖維無(wú)紡布。 實(shí)施例4 :
采用與實(shí)施例1相同的裝置和方法制備PA6納米纖維無(wú)紡布。 首先，將一定質(zhì)量的尼龍(PA6)顆粒溶解于甲酸與冰醋酸體積比為8 : 2的混合
溶劑中，溶液的質(zhì)量百分比為12%，在室溫下成穩(wěn)定、均一的溶液，靜置幾分鐘后，將上述溶
液注入兩個(gè)噴射裝置中。其中，噴絲頭與輥筒裝置33間的距離為16cm;輥筒裝置33平行
于輥筒裝置軸向的往復(fù)運(yùn)動(dòng)的頻率為2次/分鐘；輥筒裝置33繞軸向的自轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)速為200
轉(zhuǎn)/分鐘；分別在18kV和_18kV的電壓下進(jìn)行電紡，即得PA6納米纖維無(wú)紡布。 實(shí)施例5 : 將一定質(zhì)量的聚乳酸(PLA)溶解于二氯甲烷與DMF體積比為8 : 2的混合溶劑中， 溶液的質(zhì)量百分比為8%，在室溫下成穩(wěn)定、均一的溶液，靜置幾分鐘后，將上述溶液注入兩 個(gè)噴射裝置中。其中，噴絲頭與輥筒裝置33間的距離為18cm ;輥筒裝置33平行于輥筒裝置 軸向的往復(fù)運(yùn)動(dòng)的頻率為2次/分鐘；輥筒裝置33繞軸向的自轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)速為200轉(zhuǎn)/分鐘； 分別在16kV和-16kV的電壓下進(jìn)行電紡，即得PLA納米纖維無(wú)紡布。
實(shí)施例6 : 將一定質(zhì)量的聚偏氟乙稀(PVDF)溶解于N，N-二甲基甲酰胺(DMF)與丙酮體積比 為8 : 2的混合溶劑中，溶液的質(zhì)量百分比為15%，在室溫下成穩(wěn)定、均一的溶液，靜置幾分 鐘后，將上述溶液注入兩個(gè)噴射裝置中。其中，噴絲頭與輥筒裝置33間的距離為15cm ;輥 筒裝置33平行于輥筒裝置軸向的往復(fù)運(yùn)動(dòng)的頻率為2次/分鐘；輥筒裝置33繞軸向的自 轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)速為200轉(zhuǎn)/分鐘；分別在13kV和-13kV的電壓下進(jìn)行電紡，即得PVDF納米纖維無(wú) 紡布。 實(shí)施例7 : 采用與實(shí)施例1相同的裝置和方法制備PA6和PET夾層納米纖維無(wú)紡布。
將一定質(zhì)量的尼龍(PA6)顆粒溶解于甲酸與冰醋酸體積比為8 : 2的混合溶劑 中，溶液的質(zhì)量百分比為12%，在室溫下成穩(wěn)定、均一的溶液，待用；將一定質(zhì)量的聚酯切 片(PET)溶解于三氟乙酸和二氯甲烷體積比為4 : 1的混合溶劑中，溶液的質(zhì)量百分比為 13%，在室溫下成穩(wěn)定、均一的溶液，待用；靜置幾分鐘后，將上述兩種溶液分別注入兩個(gè)噴 射裝置中。其中，噴絲頭與輥筒裝置33間的距離為16cm ;輥筒裝置33平行于輥筒裝置軸 向的往復(fù)運(yùn)動(dòng)的頻率為2次/分鐘；輥筒裝置33繞軸向的自轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)速為200轉(zhuǎn)/分鐘；在 18kV和-18kV的電壓下進(jìn)行電紡，即得PA6和PET夾層納米纖維無(wú)紡布。
實(shí)施例8 : 采用與實(shí)施例1相同的裝置和方法制備PLA和PET的夾層納米纖維無(wú)紡布。
首先，將一定質(zhì)量的聚乳酸(PLA)溶解于二氯甲烷與DMF體積比為8 : 2的混合溶 劑中，溶液的質(zhì)量百分比為8%，在室溫下成穩(wěn)定、均一的溶液，待用；將一定質(zhì)量的聚酯切 片(PET)溶解于三氟乙酸和二氯甲烷體積比為4 : 1的混合溶劑中，溶液的質(zhì)量百分比為 13%，在室溫下成穩(wěn)定、均一的溶液，待用；靜置幾分鐘后，將上述兩種溶液分別注入兩個(gè)噴 射裝置中。其中，噴絲頭與輥筒裝置33間的距離均為20cm ;輥筒裝置33平行于輥筒裝置 軸向的往復(fù)運(yùn)動(dòng)的頻率為2次/分鐘；輥筒裝置33繞軸向的自轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)速為200轉(zhuǎn)/分鐘； 在16kV和-18kV的電壓下進(jìn)行電紡，即得PLA和PET夾層納米纖維無(wú)紡布。
實(shí)施例9 : 采用與實(shí)施例1相同的裝置和方法制備PAN和PA6的夾層納米纖維無(wú)紡布。
首先，將一定質(zhì)量的聚丙烯腈(PAN)溶解于N， N- 二甲基甲酰胺(DMF)中，溶液的 質(zhì)量百分比為10%，在室溫下成穩(wěn)定、均一的溶液，待用；將一定質(zhì)量的尼龍(PA6)顆粒溶 解于甲酸與冰醋酸體積比為8 : 2的混合溶劑中，溶液的質(zhì)量百分比為12%，在室溫下成 穩(wěn)定、均一的溶液，待用；將上述兩種溶液分別注入兩個(gè)噴射裝置中。其中，噴絲頭與輥筒裝 置間的距離分別為18和15cm ;輥筒裝置33平行于輥筒裝置軸向的往復(fù)運(yùn)動(dòng)的頻率為2次 /分鐘；輥筒裝置33繞軸向的自轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)速為200轉(zhuǎn)/分鐘；在15kV和_18kV的電壓下進(jìn)行 電紡，即得PAN和PA6的夾層納米纖維無(wú)紡布。
實(shí)施例10 : 采用與實(shí)施例1相同的裝置和方法制備PA6和PLA的夾層納米纖維無(wú)紡布。
首先，將一定質(zhì)量的尼龍(PA6)顆粒溶解于甲酸與冰醋酸體積比為8 : 2的混合 溶劑中，溶液的質(zhì)量百分比為12%，在室溫下成穩(wěn)定、均一的溶液，待用；將一定質(zhì)量的聚 乳酸(PLA)溶解于二氯甲烷與DMF體積比為8 : 2的混合溶劑中，溶液的質(zhì)量百分比為8%， 在室溫下成穩(wěn)定、均一的溶液，待用；將上述兩種溶液分別注入兩個(gè)噴射裝置中。其中，噴絲 頭與輥筒裝置間的距離分別為13. 5和18cm ;輥筒裝置33平行于輥筒裝置軸向的往復(fù)運(yùn)動(dòng) 的頻率為2次/分鐘；輥筒裝置33繞軸向的自轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)速為200轉(zhuǎn)/分鐘；在18kV和-16kV 的電壓下進(jìn)行電紡，即得PA6和PLA的夾層納米纖維無(wú)紡布。
實(shí)施例11 : 采用與實(shí)施例1相同的裝置和方法制備PS的"珠粒"狀結(jié)構(gòu)和PET纖維狀機(jī)構(gòu)的 夾層納米纖維無(wú)紡布。 首先，將一定質(zhì)量的聚苯乙烯(PS)溶解于N， N-二甲基甲酰胺(DMF)中，溶液的 質(zhì)量百分比為10%，在室溫下成穩(wěn)定、均一的溶液，待用；將一定質(zhì)量的聚酯切片(PET)溶 解于三氟乙酸和二氯甲烷體積比為4 : 1的混合溶劑中，溶液的質(zhì)量百分比為13%，在室 溫下成穩(wěn)定、均一的溶液，待用；靜置幾分鐘后，將上述兩種溶液分別注入兩個(gè)噴射裝置中。 其中，噴絲頭與輥筒裝置間的距離分別為15和20cm ;輥筒裝置33平行于輥筒裝置軸向的 往復(fù)運(yùn)動(dòng)的頻率為2次/分鐘；輥筒裝置33繞軸向的自轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)速為200轉(zhuǎn)/分鐘；分別在 20kV和-18kV的電壓下進(jìn)行電紡，即得PS的"珠粒"狀結(jié)構(gòu)和PET纖維狀機(jī)構(gòu)的夾層納米 織物。 實(shí)施例12 : 采用圖2所示裝置和與實(shí)施例1相同的方法制備PET、PAN和PLA三層夾層納米纖 維無(wú)紡布。 首先，將一定質(zhì)量的聚酯切片(PET)溶解于三氟乙酸和二氯甲烷體積比為4 : 1 的混合溶劑中，溶液的質(zhì)量百分比為13%，在室溫下成穩(wěn)定、均一的溶液，待用；將一定質(zhì) 量的聚偏氟乙稀(PVDF)溶解于N，N-二甲基甲酰胺(DMF)與丙酮體積比為8 : 2的混合溶 劑中，溶液的質(zhì)量百分比為15%，在室溫下成穩(wěn)定、均一的溶液，待用；將一定質(zhì)量的聚乳 酸(PLA)溶解于二氯甲烷與DMF體積比為8 : 2的混合溶劑中，溶液的質(zhì)量百分比為8%， 在室溫下成穩(wěn)定、均一的溶液，待用；將上述三種溶液分別注入三個(gè)噴射裝置中。其中，噴絲 頭與輥筒裝置間的距離均為18cm ;輥筒裝置33平行于輥筒裝置軸向的往復(fù)運(yùn)動(dòng)的頻率為2 次/分鐘；輥筒裝置33繞軸向的自轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)速為200轉(zhuǎn)/分鐘；分別在18kV、-13kV和_15kV 的電壓下進(jìn)行電紡，即得PET、 PA6和PLA三層夾層納米纖維無(wú)紡布。該夾層納米纖維織物的掃描電鏡照片和透射示意圖如圖3所示<
權(quán)利要求
一種制備夾層納米織物的靜電紡織裝置，包括機(jī)身、供液裝置、收集裝置、第一噴絲裝置和第二噴絲裝置，其特征在于所述第一噴絲裝置和第二噴絲裝置分別位于機(jī)身的左右兩側(cè)，并且分別包括至少一個(gè)噴絲頭，該兩組噴絲裝置的噴絲頭相向設(shè)置并且分別連接極性相反的高壓；所述收集裝置為連接有纏絲電機(jī)的輥筒裝置，其能夠繞軸向轉(zhuǎn)動(dòng)，該輥筒裝置位于兩組噴絲頭之間，該輥筒裝置的軸向與噴絲頭噴絲方向垂直。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備夾層納米織物的靜電紡織裝置，其特征在于 所述輥筒裝置與排絲電機(jī)連接，在排絲電機(jī)的控制下進(jìn)行平行于所述輥筒裝置軸向的往復(fù)運(yùn)動(dòng)。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備夾層納米織物的靜電紡織裝置，其特征在于，所述靜電 紡織裝置還包括一組或多組噴絲裝置，其環(huán)設(shè)于所述收集裝置周圍，連接任意極性的高壓， 該噴絲裝置的噴絲方向與所述輥筒裝置的軸向垂直。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備夾層納米織物的靜電紡織裝置，其特征在于，所述噴絲 裝置在該橫向螺母或位移控制電機(jī)的控制下，相對(duì)機(jī)身改變左右向方向的位置。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備夾層納米織物的靜電紡織裝置，其特征在于，所述接收 裝置與噴絲裝置的距離為5 30cm。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備夾層納米織物的靜電紡織裝置，其特征在于，所述輥筒 裝置由金屬導(dǎo)體或者絕緣材料制成。
7. —種使用權(quán)利要求1 6中任一項(xiàng)所述的靜電紡織裝置制備夾層納米織物的方法， 其特征在于，包括如下步驟a. 配制適當(dāng)濃度的聚合物溶液或熔體，由所述供液裝置為噴絲裝置提供聚合物溶液或 熔體；b. 分別向第一噴絲裝置和第二噴絲裝置提供正、負(fù)極性加載電壓的高壓電源，電壓的 調(diào)節(jié)范圍分別為0 30KV和0 -30KV ;c. 在兩組噴絲裝置與輥筒裝置之間各自的電場(chǎng)作用下，噴絲頭處的帶電聚合物溶液或 熔體由于受到電場(chǎng)力作用產(chǎn)生帶電噴射流，溶液或熔體在噴射過(guò)程中干燥、固化，最終形成 的納米纖維落在位于第一噴絲裝置和第二噴絲裝置之間的接收裝置上；d. 在噴絲的同時(shí)，在排絲電機(jī)的控制下輥筒裝置進(jìn)行平行于所述輥筒裝置軸向的往復(fù) 運(yùn)動(dòng)，噴射出的纖維絲在接收裝置表面形成大面積的纖維織物；e. 該輥筒裝置在纏絲電機(jī)的帶動(dòng)下繞軸向滾動(dòng)，使接收裝置表面形成的纖維織物一層 一層巻繞在輥筒裝置的表面；f. 當(dāng)對(duì)第一噴絲裝置和第二噴絲裝置提供不同聚合物溶液或溶體時(shí)，能夠形成夾層納 米織物。
8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的制備夾層納米織物的方法，其特征在于所述輥筒裝置往復(fù) 運(yùn)動(dòng)的頻率為0 200次/分鐘。
9. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的制備夾層納米織物的方法，其特征在于所述輥筒裝置的轉(zhuǎn) 速為0 1000轉(zhuǎn)/分鐘。
10. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的制備夾層納米織物的方法，其特征在于當(dāng)所述靜電紡織裝 置還包括一組或多組噴絲裝置時(shí)，對(duì)各組噴絲裝置分別提供不同聚合物溶液或溶體能夠形成多層納米織物:
全文摘要
本發(fā)明提供一種能夠一次成型納米夾層織物的紡絲裝置，及應(yīng)用該裝置制備夾層納米織物的方法。該裝置包括機(jī)身、供液裝置、收集裝置、至少兩組噴絲裝置，其中兩組噴絲裝置分別位于機(jī)身的左右兩側(cè)，并且分別包括至少一個(gè)噴絲頭，該兩組噴絲裝置的噴絲頭相向設(shè)置并且分別連接極性相反的高壓；該收集裝置為連接有電機(jī)的輥筒裝置，能夠繞軸轉(zhuǎn)動(dòng)，其位于兩組噴絲頭之間，該輥筒裝置的軸向與噴絲頭噴絲方向垂直，并可在電機(jī)的控制下進(jìn)行平行于輥筒裝置的軸向做往復(fù)運(yùn)動(dòng)。當(dāng)對(duì)兩組噴絲裝置提供不同聚合物溶液時(shí)，由于電場(chǎng)力作用、輥筒裝置的轉(zhuǎn)動(dòng)和往復(fù)運(yùn)動(dòng)，能夠在輥筒裝置的表面形成連續(xù)的夾層納米織物。
文檔編號(hào)D04H3/02GK101724979SQ20091007658
公開(kāi)日2010年6月9日 申請(qǐng)日期2009年1月9日 優(yōu)先權(quán)日2009年1月9日
發(fā)明者李從舉, 王偉媛 申請(qǐng)人:北京服裝學(xué)院