CN103060934A - 一种用于静电纺丝的离子风控制方法 - Google Patents

一种用于静电纺丝的离子风控制方法 Download PDF

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方渡飞
张秀芳
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Abstract

本发明涉及一种用于静电纺丝的离子风控制方法，静电纺丝模块化，在模块与模块之间加以强力离子风刀；所述的强力离子风刀由一排有一定密度的金属针链接组成放电极，放电极在接通静电高压后放电，将针尖附近区域的空气电离，压缩空气由输入口进入后，从一细长的狭缝吹出，由此出来的气体形成层流风，层流风将在所述金属针针尖附近区域的离子带到有静电积累的膜表面；到达膜表面的离子浓度的调节由放电针电压、风刀气体流量和风刀口距膜表面距离而确定。本发明减轻或消除了由于大规模静电纺丝带来的静电积累。强力离子风刀层流风将在针尖附近区域的离子带到有静电积累的膜表面，以中和由于大规模静电纺丝造成的表面静电。

Description

一种用于静电纺丝的离子风控制方法
技术领域
本发明涉及一种用于静电纺丝的离子风控制方法。
背景技术
自然界中的物质，可经由某种过程而获得或失去电子(例如摩擦或感应起电)，这类的电荷即称为静电。当这些正电荷或是负电荷逐渐累积时，会与周围环境产生电位差，电荷若是经由放电路径而产生在不同电位之间移转现象，即称此为静电放电现象，简称为ESD(ElectroStatic Discharge)。这种现象往往发生在干燥冬天的日常生活。工业生产过程中如薄膜生产、包装过程、纸张生产和化纤布匹生产过程中都会发生。特别是半导体工业，防止ESD更为重要。在非半导体工业生产中，通常防止ESD的方法是适当改变和调节空气湿度，另外一个重要的方法是在产品周围的空间里营造大量的自由的正、负离子，以中和产品表面的静电荷使产品表面最终呈电中性。
在静电纺丝过程中，高分子溶液在高压静电场的作用下，首先形成“泰勒锥”[参考文献]，由于高分子链上带上电荷，在泰勒锥里高分子溶液中的高分子链由电荷的静电排斥作用将其不断拉长，与此同时溶剂不断挥发，最终在收集板(极)形成直径在微米以下(几十到几百纳米)的纤维。实际的大规模静电纺丝过程中，纳米纤维通常是沉积在作为增强机械强度的衬垫上的，在水过滤处理和空气过滤处理的应用中，衬垫通常是采用常规方法如融溶吹气纺丝等生产的无纺布，通常是不导电的。另一方面，用于静电纺丝的高分子材料通常也都是电绝缘的。由于在实际生产过程中，纳米纤维需要积累一定的厚度(与具体的应用有关，空气过滤约为几微米，水过滤处理需要几十到几百微米)因此，工业生产的纳米纤维膜实际上是由多层纳米纤维叠加而成的。
由于所选用的高分子材料不导电，而无纺布衬底导电性能差，因此在多喷头大规模静电纺丝生产过程中，沉积在收集极的纳米纤维中的电荷不能有效地被中和，这样就造成静电积累。静电积累造成如下两个方面的后果：
1、静电纺丝中的电场强度是由喷丝头和收集极之间的电压所确立的，通常视其他条件而定由几千伏到几万伏。但是静电纺丝的动态过程的电场强度是由喷丝头与沉积了纳米纤维的薄膜最顶层表面的电势差所确立的。若假定这两者的电压差为(U1-U0)，其中U1为喷丝头电压(势)，U0为膜表面电压(势)；喷丝头到收集极的距离为D，那么电场强度E＝(U1-U0)/D。由于电荷积累，膜表面的电势(U0)会逐渐增加，因此，动态过程中的电场强度将逐渐减弱。最终将影响静电纺丝过程。
2、由于最后的成膜是由多层纳米纤维叠加而成，表面电荷积累会产生层与层之间的结合度变弱，使得成膜的(厚度上)致密度降低。严重时，将形成蓬松的结构。这对于水过滤处理的应用而言是极为不利的。
发明内容
本发明针对以上现有技术的不足，提供了一种用于静电纺丝的离子风控制方法，在静电纺丝形成的膜表面不断地用离子风吹拂，中和纺丝过程中产生的静电。
本发明的一种用于静电纺丝的离子风控制方法，具体方案如下：静电纺丝模块化，并适当增加模块与模块之间的空间距离，在模块与模块之间加以强力离子风刀，以减轻或消除由于大规模静电纺丝带来的静电积累；所述的强力离子风刀由一排有一定密度的金属针链接组成放电极，放电极在接通静电高压后放电，将针尖附近区域的空气电离，压缩空气由输入口进入后，从一细长的狭缝吹出，由此出来的气体形成层流风，层流风将在所述金属针针尖附近区域的离子带到有静电积累的膜表面；风刀在放电针的上游，因此，层流风将在针尖附近区域的离子带到有静电积累的膜表面，以中和由于大规模静电纺丝造成的表面静电；到达膜表面的离子浓度的调节由放电针电压、风刀气体流量和风刀口距膜表面距离而确定。
作为优选的技术方案：
如上所述的一种用于静电纺丝的离子风控制方法，所述的压缩空气的气压为0.25-1.5大气压。
如上所述的一种用于静电纺丝的离子风控制方法，所述的静电高压为几千伏到几万伏。
有益效果
本发明减轻或消除了由于大规模静电纺丝带来的静电积累。强力离子风刀层流风将在针尖附近区域的离子带到有静电积累的膜表面，以中和由于大规模静电纺丝造成的表面静电。
附图说明
图1是本发明的强力离子风刀的结构示意图
图2是本发明的强力离子风刀的俯视示意图
其中1是压缩空气入口2是放电针
具体实施方式
下面结合具体实施方式，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而述热敏陶瓷绝缘套2中，所述温度信号测量端子1与所述信号接受控制仪表4用信号传输线连接；
所述热敏陶瓷温度传感装置的热敏陶瓷绝缘套紧密接触金属座套3，所述金属座套3与加热冷却夹套7和溶液管道6连接成一带电整体，所述温度信号测量端子1插在所述热敏陶瓷绝缘套2中，所述温度信号测量端子1测得的温度信号及时通过信号传输线传到所述信号接受控制仪表4，所述信号接受控制仪表4连接执行机构5；
所述热敏陶瓷绝缘套2的材质为热压氮化硼，是由六方氮化硼经热压而成。
如上所述的一种基于热敏陶瓷的高电压环境测量温度的方法，所述的六方氮化硼是将B2O3与NH4Cl共熔得到的石墨型层状结构，或者是将单质硼在NH3中燃烧制得的石墨型层状结构。

Claims (3)

1.一种用于静电纺丝的离子风控制方法，其特征是：静电纺丝模块化，并适当增加模块与模块之间的空间距离，在模块与模块之间加以强力离子风刀；所述的强力离子风刀由一排有一定密度的金属针链接组成放电极，放电极在接通静电高压后放电，将针尖附近区域的空气电离，压缩空气由输入口进入后，从一细长的狭缝吹出，由此出来的气体形成层流风，层流风将在所述金属针针尖附近区域的离子带到有静电积累的膜表面；到达膜表面的离子浓度的调节由放电针电压、风刀气体流量和风刀口距膜表面距离而确定。
2.根据权利要求1所述的一种用于静电纺丝的离子风控制方法，其特征在于，所述的压缩空气的气压为0.25-1.5大气压。
3.根据权利要求1所述的一种用于静电纺丝的离子风控制方法，其特征在于，所述的静电高压为几千伏到几万伏。
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