CN107604536B - 一种蓬松弹性三维微纳米纤维材料的制备方法、装置以及由该方法制备的纤维材料及其应用 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种蓬松弹性三维微纳米纤维材料的制备方法,包括如下步骤:1)配置好纺丝液,并加入到静电纺丝机中,启动静电纺丝机进行纺丝;2)取微米纤维,对其进行开松梳理;接着采用气流将开松梳理后的微米纤维输送到负压成网帘上;微米纤维和纳米纤维在负压成网帘上混合成网,得到上述三维微纳米纤维材料;其中,微米纤维中包含低熔点热熔纤维。本发明还公开了制备该纤维材料的装置、由该方法制备得到的蓬松弹性三维微纳米纤维材料及其应用。本发明的蓬松弹性三维微纳米纤维材料的制备方法,整个制备工艺全部在干法气态条件下完成,工艺简单,能耗低,可以快速实现批量化生产。
Description
技术领域
本发明涉及纤维材料领域,具体涉及一种蓬松弹性三维微纳米纤维材料的制备方法、制备装置以及由该方法制备的纤维材料及其应用。
背景技术
静电纺丝又称电纺,早在1930年美国专利US1975504就已报道过静电纺丝法,于1993年这一技术才被定义为静电纺丝技术。近年来,随着纳米科技的升温,静电纺丝技术已经成为当今最热门的研究领域之一,目前已有50多种聚合物成功通过静电纺丝法制得超细纤维,制得的纤维直径一般在几十纳米至1μm之间,最小直径可达1nm。静电纺丝的原理可以简述为,在高压静电场中,聚合物溶液或熔体在电场力的作用下,从毛细管末端形成细流飞向接收装置,细流在达到接收装置前产生高度拉伸,溶液中的溶剂蒸发或熔体固化,最后在接收装置上形成超细纤维。静电纺丝制备的纳米纤维直径小,比表面积大,在很多领域有着很大的应用潜力。
高孔隙率、低密度、大比表面积的蓬松纳米纤维材料是当前纳米纤维技术发展的一个方向,该材料在隔热保温、吸音、减震、过滤、吸附、储能、航空航天、电子、催化及生物工程等领域具有极大的应用价值。然而,受限于纤维的收集方法,由静电纺丝制备的纳米纤维结构通常为随机堆积而成的致密纳米纤维膜,很难形成蓬松的三维结构。
制备具有弹性的蓬松纤维结构,必须满足多个条件。首先,纤维结构必须蓬松,有较高的孔隙率。其次,纤维材料自身要有一定弹性,在受力情况下不会断裂。再次,纤维之间必须有固结点,保证纤维在受力状态下不会产生相互之间的滑移,从而保障宏观结构的弹性,在外力作用下不会坍塌。
目前,关于制备具有弹性的蓬松纤维结构,已有相关的文献报导。如申请号为CN102206883A的中国专利公开了通过改进静电纺丝接收器的方式,得到了为蓬松度为10-4~10-1g/cm的纳米纤维材料;申请号为CN104372422A的中国专利公开了通过改变纺丝方法和接收方法,制备出了蓬松絮片状聚合物超细纳米纤维。以上方法制备的纳米纤维结构在蓬松性上都有了很大的改进,但纤维之间的接触处没有牢固黏合点,材料在外力作用的情况下会产生滑移导致宏观结构坍塌。申请号为CN106757528A的中国专利制备了密度为几十毫克每立方厘米的蓬松二氧化硅纳米纤维结构,并通过高温钙化将其交联固结,但该方法不具有普适性,而且经高温固结后的二氧化硅纳米纤维缺乏弹性。
Si等人[Si Y.,Yu J.Y.,Tang X.M.et al.Ultralight nanofibre-assembledcellular aerogels with superelasticity and multifunktionality.Nat Commun,2014,5:5802]将静电纺丝制备的纳米纤维分散在溶剂中,经冻干和交联后制得纳米纤维材料,该材料具有良好的蓬松性和弹性。Huang等人[Huang Y.,Lai F.,Zhang L.,Liu H.,Miao Y.and Liu T.Elastic Carbon Aerogels Reconstructed from ElectrospunNanofibers and Graphene as Three-Dimensional Networked Matrix for EfficientEnergy Storage/Conversion,Scientific Reports|6:31541]采用类似方法制备了碳纳米纤维与石墨烯混合的纤维材料,并将其用在能源转换和储存领域。以上方法均属于湿法成型的范畴,需要先将纤维分散在溶液里,再将溶液冷冻干燥,无论是纤维分散还是冷冻干燥都是耗能耗时的工艺,而且不易规模化量产。有鉴如此,虽然上述方法可以制备具有良好蓬松性和弹性的纳米纤维材料,但制备工序复杂,不易进行批量化生产。
发明内容
本发明的目的在于提供一种蓬松弹性三维微纳米纤维材料的制备方法,该制备方法将新兴的纳米纤维技术和传统的纺织纤维技术结合到一起,包含静电纺丝、纤维开松和气流输送、气流成网等工艺;整个制备工艺全部在干法气态条件下完成,工艺简单,能耗低,可以快速实现批量化生产,且制备得到的纤维材料具有良好的蓬松性能、弹性和宏观力学性能。
为实现上述技术目的,达到上述技术效果,本发明通过以下技术方案实现:
一种蓬松弹性三维微纳米纤维材料的制备方法,包括如下步骤:
1)配置好纺丝液,并加入到静电纺丝机中,启动静电纺丝机进行纺丝,产生的纳米纤维沉积于负压成网帘上;
2)取微米纤维,对其进行开松梳理;接着采用气流将开松梳理后的微米纤维输送到负压成网帘上;所述微米纤维和纳米纤维在负压成网帘上混合成网,得到所述的蓬松弹性三维微纳米纤维材料;其中,所述微米纤维中包含低熔点热熔纤维。
进一步的,在步骤2)中,采用梳理机对微米纤维进行开松梳理;采用空压机和空气放大器将开松梳理后的微米纤维输送到负压成网帘上。
进一步的,在步骤2)中,对得到的蓬松弹性三维微纳米纤维材料进行热处理,使得所述纤维材料加固定型;所述热处理为超声波压纹处理、热压处理、热轧处理或热风烘烤。
一种制备蓬松弹性三维微纳米纤维材料的装置,包括梳理机、空气放大器、空压机、负压箱、负压发生器、负压成网帘以及静电纺丝机;
所述负压发生器与负压箱连通,所述负压成网帘设于负压箱上;所述梳理机用于对纤维进行开松梳理;所述空压机与空气放大器相连,用于产生压缩气流;所述空气放大器与所述梳理机连通,用于将经开松梳理后的纤维输送到负压成网帘上成网;
所述静电纺丝机包括输液装置、高压电源、接收装置以及连接于输液装置上的纺丝喷头;所述纺丝喷头设于负压成网帘的上方,所述接收装置为带孔接收板,所述带孔接收板位于负压成网帘的下方,所述高压电源的正极与纺丝喷头电连接,负极与带孔接收板电连接。
进一步的,上述制备蓬松弹性三维微纳米纤维材料的装置还设有传送装置、热处理设备和收卷装置,所述传送装置用于传送纤维网;所述热处理设备设于收卷装置之前,用于对纤维网进行热处理;所述收卷装置用于收卷热处理后的纤维网。
一种蓬松弹性三维微纳米纤维材料,包括混合的微米纤维和纳米纤维,所述微米纤维为低熔点热熔纤维,或者低熔点热熔纤维和普通微米纤维的混合纤维,所述普通微米纤维为碳纤维、矿物纤维、棉麻纤维、羊毛、聚合物纤维中的至少一种。
进一步的,所述低熔点热熔纤维为聚酯纤维、聚乙烯纤维、聚丙烯纤维、ES纤维中的至少一种。
进一步的,所述纳米纤维为聚合物纳米纤维、无机化合物纳米纤维或金属纳米纤维。
进一步的,所述聚合物纳米纤维为聚酯纳米纤维、聚氨酯纳米纤维、聚偏氟乙烯纳米纤维、聚四氟乙烯纳米纤维、聚酰胺纳米纤维、聚丙烯腈纳米纤维、聚乙烯醇纳米纤维或聚氧乙烯纳米纤维;所述无机化合物纳米纤维为二氧化硅纳米纤维、二氧化钛纳米纤维或氧化铝纳米纤维。
上述蓬松弹性三维微纳米纤维材料,其在过滤材料、吸附材料、催化材料和保温隔热材料中的应用。
本发明的有益效果是:
1、本发明将新兴的纳米纤维静电纺丝技术与传统的纤维开送输送技术相结合,以在线混合的方式将较粗的微米纤维和静电纺丝产生的纳米纤维在气态条件下实现均匀混合。与现有的湿法制备蓬松弹性纤维材料技术(即纤维在液体中分散-冻干技术)相比,本发明的制备方法更节能更快捷,生产成本低,易于批量化生产。
2.本发明制备的蓬松弹性三维微纳米纤维材料,同时包含较粗的微米纤维和较细的纳米纤维,其中微米纤维的直径范围为1-30微米,纳米纤维的直径为80-1000纳米;微米纤维为低熔点热熔纤维,或者是热熔纤维和其他微米纤维的混合。该热熔纤维具有弯曲形态,有一定的强度和挺度,在加热条件下纤维表面熔化,冷却固化后在纤维搭接处形成粘结点。因此,在微纳米纤维材料中,微米纤维既起到一定的支撑和骨架作用,使得纤维材料内部形成三维空腔结构,又保证了纤维之间的相互粘合,使纤维材料具有良好的弹性。低熔点微米粗纤维和纳米细纤维的均匀混合,使得纤维之间的粘合也均匀分布在三维纤维结构的纵深部分。此外,由于较粗纤维的骨架支撑作用,纤维材料的宏观力学强度也得到改良,便于后续的加工和应用。
3.本发明的蓬松弹性三维微纳米纤维材料具有高孔隙率、低密度、高比表面积,以及良好的蓬松性能、弹性和宏观力学性能,可以广泛应用于隔热保温、过滤、吸附、化学催化、吸音、电子、能源、航空航天等领域。
上述说明仅是本发明技术方案的概述,为了能够更清楚了解本发明的技术手段,并可依照说明书的内容予以实施,以下以本发明的较佳实施例并配合附图详细说明如后。本发明的具体实施方式由以下实施例及其附图详细给出。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例技术中的技术方案,下面将对实施例技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是根据本发明的蓬松弹性三维微纳米纤维材料制备装置一种实施方式的结构示意图;
图2-图3是本发明实施例1制备的纤维材料样品的光学显微镜图片;
图4是本发明实施例3制备的纤维材料样品的光学显微镜图片;
图5-图6分别为本发明实施例1的纤维材料样品在过滤前后的光学显微镜图片;
图7为本发明实施例1和对比例1的纤维材料样品的过滤阻力随时间变化曲线图。
其中:1、梳理机;2、空气放大器;3、空压机;4、输液装置;5、纺丝喷头;6、高压电源;7、负压成网帘;8、带孔接收板;9、负压箱;10、对辊;11、热处理设备;12、收卷机;13、离心风机;14、传送装置。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。
图1为本发明蓬松弹性三维微纳米纤维材料制备装置的一种实施方式的结构示意图。从图1中可以看出,该制备装置包括梳理机1、空气放大器2、空压机3、负压箱9、负压发生器、负压成网帘7以及静电纺丝机;
具体的,负压发生器与负压箱9连通,使得负压箱9中产生负压,在本实施例中,负压发生器为离心风机13。负压成网帘7设于负压箱9上,其用于收集微米纤维和纳米纤维。空压机3与空气放大器2相连,用于产生压缩气流。梳理机1用于对微米纤维进行开松梳理,空气放大器2与梳理机1连通,空气放大器2由压缩气流驱动,能将开松梳理后的微米纤维吸入并输送到负压成网帘7上成网。由于负压箱9的存在,使得负压成网帘7上下形成压差,从而驱动微米纤维飞向并沉积到负压成网帘7上。
静电纺丝机包括输液装置4、高压电源6、接收装置以及连接于输液装置4上的纺丝喷头5。本实施例中,纺丝喷头5设于负压成网帘7的正上方,在有些实施方式中,纺丝喷头5不限于设于负压成网帘7的正上方。接收装置为带孔接收板8,该带孔接收板8位于负压成网帘7的下方,高压电源6的正极与纺丝喷头5电连接,负极与带孔接收板8电连接,在纺丝喷头5与带孔接收板8之间形成高压电场,在高压电场的作用下,带电的纳米纤维飞向位于带孔接收板8上的负压成网帘7。在此过程中,纳米纤维与经空气放大器2导出的微米纤维在负压成网帘7上实现混合成网,形成结构均匀的纤维层。
进一步的,该制备装置还设有传送装置14、热处理设备11和收卷装置,其中传送装置14用于传送制备好的纤维网;热处理设备11设于收卷装置之前,用于对纤维网进行热处理,使得纤维材料加固定型。热处理设备11可为超声波压纹设备、热压设备、热轧设备、热风设备等。收卷装置用于收卷热处理后的纤维网,本实施例中,该收卷装置为收卷机12。进一步的,在传送装置14上还设有对辊10,该对辊10用于将纤维网辊压至限定的厚度。
实施例1
一种蓬松弹性三维微纳米纤维材料的制备方法,具体步骤如下:
第一步:将干燥的聚酰胺PA6粉末放入88%的甲酸溶剂中,在磁力搅拌器上搅拌2小时,配制成质量比为18%的PA6溶液;
第二步:启动静电纺丝机,纺制PA6纳米纤维,电压为30KV,纺丝液的流量为0.3ml/h,接收装置为带孔金属板,接收距离为150mm;
第三步:启动与负压箱相连的离心风机,再启动梳理机,对微米纤维进行开松梳理,其中微米纤维为低熔点纺粘聚酯纤维;
第四步:开启连接空气放大器的压缩气体阀门,气体压力为0.3MPa,空气放大器将由梳理机开松好的微米纤维送到负压成网帘上;静电纺丝的纳米纤维和空气放大器中气流导入的微米纤维在负压作用下在成网帘上形成混合纤维网;
第五步:将负压成网帘上形成的混合纤维网经热风枪加热定型,热风枪的温度设定为125℃,加热时间为3分钟;接着通过收卷机将热处理后的纤维网收卷。
实施例2
一种蓬松弹性三维微纳米纤维材料的制备方法,具体步骤如下:
第一步:将聚偏氟乙烯粉末放入二甲基甲酰胺(DMF)和丙酮溶剂中,在磁力搅拌器上搅拌4小时,搅拌温度为50℃,配置成质量比为14%的纺丝溶液;
第二步:启动静电纺丝机,纺制PVDF纳米纤维,电压为28KV,纺丝液的流量为0.5ml/h,接收距离为130mm;
第三步:启动与负压箱相连的离心风机,再启动梳理机,对微米纤维进行开松梳理,其中微米纤维为低熔点聚酯热熔纤维和普通聚酯纤维;
第四步:开启连接空气放大器的压缩气体阀门,气体压力为0.4MPa,空气放大器将由梳理机开松好的微米纤维送到负压成网帘上;静电纺丝的纳米纤维和空气放大器中气流导入的微米纤维在负压作用下在成网帘上形成混合纤维网;
第五步:负压成网帘上形成的混合纤维网进入热风箱中进行加热定型,热风的温度设定为130℃,加热时间为5分钟;接着通过收卷机将热处理后的纤维网收卷。
实施例3
一种蓬松弹性三维微纳米纤维材料的制备方法,具体步骤如下:
第一步:将干燥的PAN粉末放入二甲基甲酰胺(DMF)溶剂中,在磁力搅拌器上搅拌3小时,配置成质量比为15%的PAN溶液;
第二步:启动静电纺丝机,纺制PAN纳米纤维,电压为30KV,纺丝液的流量为0.5ml/h,接收距离为130mm;
第三步:启动与负压箱相连的离心风机,再启动梳理机,对微米纤维进行开松梳理,其中微米纤维为低熔点聚酯热熔纤维和普通聚酯纤维;
第四步:开启连接空气放大器的压缩气体阀门,气体压力为0.4MPa,空气放大器将由梳理机开松好的微米纤维送到负压成网帘上;静电纺丝的纳米纤维和空气放大器中气流导入的微米纤维在负压作用下在成网帘上形成混合纤维网;
第五步:负压成网帘上形成的混合纤维网进入热风箱中进行加热定型,热风的温度设定为130℃,加热时间为5分钟;接着通过收卷机将热处理后的纤维网收卷。
对比例1
一种制备普通复合纳米纤维材料的方法,包括如下步骤:
第一步:将干燥的PA6尼龙粉末放入88%的甲酸溶剂中,在磁力搅拌器上搅拌2小时,配置成质量比为18%的PA6溶液;
第二步:启动静电纺丝机,纺制PA6纳米纤维,电压为30KV,纺丝液的流量为0.1ml/h,接收距离为150mm,接收基材为聚酯纤维材料,基材克重为30g/m2。
对比例2
一种静电纺丝PA6纤维与普通聚酯纤维三维蓬松结构的制备方法,包括如下步骤:
第一步:将干燥的PA6尼龙粉末放入88%的甲酸溶剂中,在磁力搅拌器上搅拌2小时,配置成质量比为18%的PA6溶液;
第二步:启动静电纺丝机,纺制PA6纳米纤维,电压为30KV,纺丝液的流量为0.3ml/h,接收装置为带孔金属板,接收距离为150mm;
第三步:启动与负压箱相连的离心风机,再启动梳理机,对微米纤维进行开松梳理,其中微米纤维为普通聚酯纤维;
第四步:开启连接空气放大器的压缩气体阀门,气体压力为0.3MPa,空气放大器将由梳理机开松好的微米纤维送到负压成网帘上;静电纺丝的纳米纤维和空气放大器中气流导入的微米纤维在负压作用下在成网帘上形成混合纤维网;
第五步:将负压成网帘上形成的混合纤维网经热风枪加热定型,热风枪的温度设定为125℃,加热时间为3分钟;接着通过收卷机将热处理后的纤维网收卷。
实验例
一、形貌检测
取实施例1和实施例3制备的纤维材料,采用光学显微镜观察纤维材料的表面形貌,所得结果如图2-4所示。
请参见图2和图3,本发明制备得到的材料为蓬松的纤维状材料,从图4中可以看到,样品中同时包括黑色的粗纤维(低熔点热粘合纤维)、较粗的白色纤维(普通聚酯纤维)以及网状白色细纤维(静电纺丝PAN纳米纤维)。
二、密度和蓬松度检测
取实施例1-3及对比例1-2制备得到的纤维材料,对其进行密度和蓬松度检测,所得结果如表1所示。
表1实施例和对比例的纤维材料样品的密度和孔隙率
样品 | 密度mg/cm<sup>3</sup> | 孔隙率% |
实施例1 | 10.4 | 99.2 |
实施例2 | 11.9 | 99.1 |
实施例3 | 12.1 | 99.1 |
对比例1 | 204.3 | 84.9 |
对比例2 | 5.4 | 99.6 |
由表1可以看出,采用本发明的方法制备的蓬松三维微纳米结构的纤维材料重量很轻,密度只有几毫克到十几毫克每立方厘米。并且有着良好的蓬松度,所有样品的孔隙率都在99%以上,远高于二维平面结构的普通纳米纤维覆膜的复合材料(对比例1)。
三、弹性检测
取实施例1-3及对比例2制备得到的纤维材料样品,对其进行弹性检测,所得结果如表2所示。
表2实施例和对比例的纤维材料样品的弹性
样品 | 100次压缩循环后塑性形变% |
实施例1 | 17 |
实施例2 | 30 |
实施例3 | 32 |
对比样2 | 65 |
各实施例和对比例2的样品在经100次机械压缩循环后的塑性形变参见表2。其中,实施例1的样品表现出了最好的弹性,在100次压缩后只有17%的塑性形变。材料的良好弹性归功于低熔点热熔纤维的粘合和纤维本身的弹性。在实施例2和实施例3中,随着普通微米纤维的加入,热熔纤维的相对含量减少,材料的弹性有所下降,但仍然明显优于不含热熔纤维粘合的对比例2样品。在没有热熔纤维粘合的情况下,对比例2的样品在外力的作用下很快形成宏观结构的坍塌,丧失了大部分的回弹性能。
四、过滤性能检测
蓬松弹性三维纳米结构在多个领域都具有应用的潜力,下面以过滤领域的应用为例,将由本发明制备的纤维材料(实施例1)与常见的纳米纤维覆膜复合过滤材料(对比例1)进行对比测试。
以上两种材料都被制作成面积为100cm2的圆形过滤材料,测试其对NaCl气溶胶的过滤性能(@0.3μm),测试方法采用与TSI8130类似的粒子计数法,风速为5.3cm/s,过滤性能测试结果见表3。此外,分别取过滤前后的实施例1的样品,拍摄其光学显微镜图片,所得结果如图5和图6所示。
为了方便对比各样品的过滤性能,引入一个常见的滤材质量指标:
QF=-(ln(1-η))/ΔP
其中:η为初始过滤效率,ΔP为初始阻力。
各材料的初始过滤效率、初始阻力以及质量指标见下表。
表3实施例1和对比例1样品的过滤性能
由表3可见,在过滤效率都在百分之四十几的情况下,本发明制备的实施例1的样品的初始阻力只有2Pa,不到普通纳米纤维复合过滤材料(对比例1样品)的一半,并且实施例1样品的QF指标也远远优于对比例1样品。
由图5和图6可知,过滤前,细纤维(静电纺丝PA6纤维)上无颗粒附着,过滤后,细纤维上有大量的白色颗粒(即NaCl颗粒)附着,这表明实施例1的样品具有良好的过滤性能,进一步印证了表3的检测结果。
除了初始过滤效率和阻力,使用寿命也是滤材的一个重要指标。而阻力随时间变化的曲线则决定了滤材的使用寿命。在高浓度气溶胶的条件下,记录了各样品在不同时间段的阻力值,绘出的实施例1和对比1样品的过滤阻力随时间变化曲线,见图7。
由图7可知,本发明方法制备的实施例1样品的阻力在经15分钟高浓度过滤的情况下,阻力仅从2Pa上升到了3Pa,阻力曲线接近平滑。而对比例1样品(普通纳米纤维覆膜滤材)的阻力则从5Pa上升到了14Pa,阻力曲线陡峭上升。在终阻力设定的情况下,实施例1样品的使用寿命会远远长于对比例1样品。
以上结果表明,本发明的蓬松弹性三维微纳米纤维材料具有高孔隙率、低密度、高比表面积,以及良好的蓬松性能、弹性和宏观力学性能,可以广泛应用于隔热保温、过滤、吸附、化学催化、吸音、电子、能源、航空航天等领域。
对所公开的实施例的上述说明,使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的,本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下,在其它实施例中实现。因此,本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例,而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
Claims (10)
1.一种蓬松弹性三维微纳米纤维材料的制备方法,其特征在于,包括如下步骤:
1)配置好纺丝液,并加入到静电纺丝机中,启动静电纺丝机进行纺丝,产生的纳米纤维沉积于负压成网帘上;
2)取微米纤维,对其进行开松梳理;接着采用气流将开松梳理后的微米纤维输送到所述负压成网帘上;所述微米纤维和纳米纤维在所述负压成网帘上混合成网,再对得到的纤维材料进行热处理,使得所述纤维材料加固定型,即得到所述的蓬松弹性三维微纳米纤维材料;其中,所述微米纤维中包含低熔点热熔纤维。
2.如权利要求1所述的蓬松弹性三维微纳米纤维材料的制备方法,其特征在于,在步骤2)中,采用梳理机对微米纤维进行开松梳理;采用空压机和空气放大器将开松梳理后的微米纤维输送到负压成网帘上。
3.如权利要求1所述的蓬松弹性三维微纳米纤维材料的制备方法,其特征在于,在步骤2)中,所述热处理为超声波压纹处理、热压处理、热轧处理或热风烘烤。
4.一种制备蓬松弹性三维微纳米纤维材料的装置,其特征在于,包括梳理机、空气放大器、空压机、负压箱、负压发生器、负压成网帘、热处理设备以及静电纺丝机;
所述负压发生器与负压箱连通,所述负压成网帘设于负压箱上;所述梳理机用于对纤维进行开松梳理;所述空压机与空气放大器相连,用于产生压缩气流;所述空气放大器与所述梳理机连通,用于将经开松梳理后的纤维输送到所述负压成网帘上成网;所述热处理设备用于对成网后的纤维网进行热处理;
所述静电纺丝机包括输液装置、高压电源、接收装置以及连接于输液装置上的纺丝喷头;所述纺丝喷头设于所述负压成网帘的上方,所述接收装置为带孔接收板,所述带孔接收板位于所述负压成网帘的下方,所述高压电源的正极与纺丝喷头电连接,负极与带孔接收板电连接。
5.如权利要求4所述的制备蓬松弹性三维微纳米纤维材料的装置,其特征在于,还设有传送装置和收卷装置,所述传送装置用于传送纤维网;所述热处理设备设于收卷装置之前,所述收卷装置用于收卷热处理后的纤维网。
6.一种采用如权利要求1所述的方法制备的蓬松弹性三维微纳米纤维材料,其特征在于,包括混合的微米纤维和纳米纤维,所述微米纤维为低熔点热熔纤维,或者低熔点热熔纤维和普通微米纤维的混合纤维,所述普通微米纤维为碳纤维、矿物纤维、棉麻纤维、羊毛、聚合物纤维中的至少一种。
7.如权利要求6所述的蓬松弹性三维微纳米纤维材料,其特征在于,所述低熔点热熔纤维为聚酯纤维、聚乙烯纤维、聚丙烯纤维、ES纤维中的至少一种。
8.如权利要求6所述的蓬松弹性三维微纳米纤维材料,其特征在于,所述纳米纤维为聚合物纳米纤维、无机化合物纳米纤维或金属纳米纤维。
9.如权利要求8所述的蓬松弹性三维微纳米纤维材料,其特征在于,所述聚合物纳米纤维为聚酯纳米纤维、聚氨酯纳米纤维、聚偏氟乙烯纳米纤维、聚四氟乙烯纳米纤维、聚酰胺纳米纤维、聚丙烯腈纳米纤维、聚乙烯醇纳米纤维或聚氧乙烯纳米纤维;所述无机化合物纳米纤维为二氧化硅纳米纤维、二氧化钛纳米纤维或氧化铝纳米纤维。
10.如权利要求6-9任一项所述的蓬松弹性三维微纳米纤维材料,其在过滤材料、吸附材料、保温隔热材料和催化材料中的应用。
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