CN110629297A - 多聚合物混纺的自由液面纺丝方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种多聚合物混纺的自由液面纺丝方法，方法包括：提供纺丝装置，纺丝装置包括储液池、高压供电机构、高频振动传感机构及接收机构，储液池具有凹槽，凹槽内设置有用以将凹槽分隔以形成至少两个纺丝区域的隔离机构；配备至少两种纺丝溶液，至少两种纺丝溶液分别放入至少两种纺丝区域内，每种纺丝溶液的液面与隔离机构的顶部齐平且不混合；打开高频振动传感机构，使得至少两种纺丝溶液在隔离机构的顶部边缘两侧同时形成泰勒锥；同时打开高压供电机构，顶部边缘两侧的泰勒锥在电场力的作用下拉伸并纠缠形成混合射流。本发明方法可以使得至少两种纺丝溶液在互相不接触的情况下，可以共同进行纺丝且能够均匀混合以形成纳米复合纤维。

Description

多聚合物混纺的自由液面纺丝方法
技术领域
本发明涉及一种多聚合物混纺的自由液面纺丝方法，属于静电纺丝技术领域。
背景技术
自由液面静电纺丝作为新型的纺丝工艺，共纺丝原理与气泡静电纺丝相似，是利用高压电场所提供的静电力克服聚合物液面的表面张力，在聚合物液面形成泰勒锥，并进一步形成射流，射流在电场力的作用下被拉细成纳米纤维。因为这一过程中没有气泡的介入，故而克服了气泡静电纺气泡尺寸不可控，气泡破裂无规律以及由此造成的纤维直径分布不均等缺点，同时还保存了气泡静电纺的高产量的优点。但是在要求制得的纤维膜为多种高聚物混纺的产品时，时常由于两种或者多种高聚物溶液进行混合时，会发生化学反应，使得最终制备的产物不是理想型；或者混合以后溶液粘度过高，在高电压下依旧无法产生纤维。例如丝素蛋白与壳聚糖进行混合时，会产生白色絮状沉淀，传统的静电纺丝装置无法对其进行纺丝。
发明内容
本发明的目的在于提供一种多聚合物混纺的自由液面纺丝方法，其能够将至少两种纺丝溶液在互相不接触的情况下，可以共同进行纺丝且能够均匀混合以形成纳米复合纤维。
为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：一种多聚合物混纺的自由液面纺丝方法，所述方法包括：
提供纺丝装置，所述纺丝装置包括储液池、与所述储液池连接的高压供电机构、用以使得所述储液池发生振动的高频振动传感机构及设置在所述储液池一侧且接地的接收机构，所述储液池具有凹槽，所述凹槽内设置有用以将所述凹槽分隔以形成至少两个纺丝区域的隔离机构；
配备至少两种纺丝溶液，至少两种所述纺丝溶液分别放入所述至少两种纺丝区域内，每种所述纺丝溶液的液面与所述隔离机构的顶部齐平且不混合；
打开高频振动传感机构，所述高频振动传感机构的高频振动对至少两种所述纺丝溶液的液面产生干扰，使得至少两种所述纺丝溶液在所述隔离机构的顶部边缘两侧同时形成泰勒锥；
同时打开高压供电机构，所述储液池与所述接收机构之间形成电场，所述顶部边缘两侧的泰勒锥在所述电场力的作用下拉伸并纠缠形成混合射流，直至所述混合射流被接收在所述接收机构上。
进一步地，所述高压供电机构的供电范围为30-70V，所述纺丝温度为20-30℃，所述纺丝湿度为40-60％。
进一步地，所述隔离机构的顶部为平滑且薄的尖端状，所述泰勒锥形成在所述尖端状的顶部的两侧。
进一步地，所述接收机构设置在所述储液池的上方，所述混合射流在电场力的作用下向上飞溅以接收在所述接收机构上。
进一步地，所述接收机构与所述储液池的距离为10-25cm。
进一步地，所述纺丝装置还包括供液机构，所述供液机构通过输液管与所述储液池连接。
进一步地，所述供液机构的数量与所述纺丝区域的数量相等。
进一步地，所述方法还包括：
调整盛放有不同纺丝溶液的供液机构向所述不同纺丝区域的供液速度，以使得不同纺丝区域的纺丝速度一致。
进一步地，所述储液池具有外壁，所述外壁的材料为不导电的高聚物材料。
本发明的有益效果在于：通过在高频振动传感机构与高压供电机构的作用下，使得隔离机构顶部边缘两侧产生泰勒锥并拉伸纠缠形成混合射流，以获得纳米复合纤维，操作方便且简单快捷。
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。
附图说明
图1为应用本发明方法的纺丝装置的结构示意图。
图2为图1中的隔离机构的截面示意图。
图3为本发明的多聚合物混纺的自由液面纺丝方法的流程图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
请参见图1及图2，应用本发明方法的纺丝装置包括高频振动传感机构1、设置在所述高频振动传感机构1上的储液池2、与所述储液池2连接的高压供电机构3及设置在所述储液池2一侧的接收机构4，所述高频振动传感机构1用以产生高频微动以对储液池2内的纺丝溶液进行干扰，所述高频振动传感机构1为高频振动传感器，为常规结构，在此不做赘述。在本实施例中，所述接收机构4设置在所述储液池2的上方且接地，以使得形成的向上的射流更好的接收在所述接收机构4上。所述接收机构4可以为网状、滚筒状或其他，所述接收机构与所述储液池的距离为10-25cm，根据实际情况而定，在此不做具体限定。所述储液池2具有外壁22，所述外壁22的材料为不导电的高聚物材料，所述不导电的高聚物材料可以为聚四氟乙烯等，以防止在纺丝过程中触电等意外事故的发生，同时防止纺丝溶液在储液池2的外壁22处拉圈产生纤维，导致纤维的分布位置产生差异，而导致制得的纤维分布不均匀，制得的纤维量也会有区别。
所述储液池2设置有自其外表面向内凹陷形成用以盛放纺丝溶液的凹槽21，所述凹槽21内设置有隔离机构5，所述隔离机构5将所述凹槽21分隔以形成至少两个盛放不同纺丝溶液的纺丝区域6，所述纺丝区域6之间不互通。所述隔离机构5包括第一隔离件51及与所述第一隔离件51连接的第二隔离件52，所述第一隔离件51与所述第二隔离件52之间设置有夹角，所述夹角范围为0～180°。在本实施例中，所述第一隔离件51及第二隔离件52之间的夹角为90°，即为两者之间形成直角。诚然，在其他实施例中，第一隔离件51与第二隔离件52之间的夹角也可为其他，根据实际情况而定，在此不做具体限定。
呈上述，在本实施例中，设置有四个隔离机构5将凹槽21分割成五个纺丝区域6，四个隔离机构5分别设置在所述凹槽21的四个角落且使得所述凹槽21的中心部形成十字型的纺丝区域6。诚然，在其他实施例中，所述凹槽21的中心部形成的纺丝区域6的形状也可为其他，所述隔离机构5的个数也可为其他，根据实际情况而定，在此不做具体限定。在两个相邻的纺丝区域6内放置不同的纺丝溶液后，进行纺丝。
所述隔离机构5的截面为三角形或顶部53为尖端状的多边形，所述隔离机构5具有顶部53，所述顶部53为平滑且薄的尖端状，这样设置的目的为：尖端面积小，两种溶液在隔离机构5的尖端处几乎没有间隔，在电场力的作用下，几乎可以同时在尖端的两边产生纤维，这样可以保证在溶液不混合的前提下，最终产生的纤维可以均匀混合分布，且效果与直接将溶液进行混合一致的同时，两种溶液不产生反应，更好的有利于纺丝工作的进行；并且尖端结构光滑，更加有利于泰勒锥8的产生，从而提高纺丝产量。
所述多聚合物混纺的自由液面纺丝装置还包括用以给所述储液池2供液的供液机构7，所述供液装置通过输液管与储液池2连接，所述供液机构7的数量与所述纺丝区域6的数量相匹配。在本实施例中，未将全部供液机构7展示，只展示了两个分别为不同纺丝区域6供液的供液机构7，其余可根据实际情况而定。
请参见图3，本发明的多聚合物混纺的自由液面纺丝方法包括：
配备至少两种纺丝溶液，至少两种所述纺丝溶液分别放入所述至少两种纺丝区域内，每种所述纺丝溶液的液面与所述隔离机构的顶部齐平且不混合；
打开高频振动传感机构，所述高频振动传感机构的高频振动对至少两种所述纺丝溶液的液面产生干扰，使得至少两种所述纺丝溶液在所述隔离机构的顶部边缘两侧同时形成泰勒锥；
同时打开高压供电机构，所述储液池与所述接收机构之间形成电场，所述顶部边缘两侧的泰勒锥在所述电场力的作用下拉伸并纠缠形成混合射流，直至所述混合射流被接收在所述接收机构上。其中，所述高压供电机构的供电范围为30-70V，所述纺丝温度为20-30℃，所述纺丝湿度为40-60％。
所述方法还包括：
调整盛放有不同纺丝溶液的供液机构7向所述不同纺丝区域6的供液速度，以使得不同纺丝区域6的纺丝速度一致，从而保证不同纺丝溶液在纺丝时能够混合形成复合纳米纤维。
在本实施例中，本发明方法的具体实施过程为：分别配置浓度为3％(m/v)的丝素蛋白溶液和浓度为0.5％(m/v)的壳聚糖溶液。将丝素蛋白溶液注入其中一个恒流供液装置中，并通过输液管输送至其中一个纺丝区域6中，直至液面与隔离机构5的尖端平齐但不溢出，再将壳聚糖溶液注入另一个恒流供液装置中，同样由输液管输送至另一个相邻纺丝区域6中，最终液面与尖端平齐但不溢出。与此同时，高频振动传感机构1与高压供电机构3的开关均打开，高频振动传感机构1所产生的高频微动对丝素蛋白溶液及壳聚糖溶液均产生干扰，使纺丝液面在隔离机构5的尖端边缘两侧分别形成泰勒锥8，尖端两侧的泰勒锥8在电场力作用下分别被拉伸成细丝，在拉伸过程中，由于泰勒锥8的相互纠缠，使得两种溶液产生的细丝会相互纠缠在一起，同时被接收在接收机构4上，形成纳米复合纤维。
综上所述：通过在高频振动传感机构1与高压供电机构3的作用下，使得隔离机构5顶部边缘两侧产生泰勒锥并拉伸纠缠形成混合射流，以获得纳米复合纤维，操作方便且简单快捷。
以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (9)

1.一种多聚合物混纺的自由液面纺丝方法，其特征在于，所述方法包括：
提供纺丝装置，所述纺丝装置包括储液池、与所述储液池连接的高压供电机构、用以使得所述储液池发生振动的高频振动传感机构及设置在所述储液池一侧且接地的接收机构，所述储液池具有凹槽，所述凹槽内设置有用以将所述凹槽分隔以形成至少两个纺丝区域的隔离机构；
配备至少两种纺丝溶液，至少两种所述纺丝溶液分别放入所述至少两种纺丝区域内，每种所述纺丝溶液的液面与所述隔离机构的顶部齐平且不混合；
打开高频振动传感机构，所述高频振动传感机构的高频振动对至少两种所述纺丝溶液的液面产生干扰，使得至少两种所述纺丝溶液在所述隔离机构的顶部边缘两侧同时形成泰勒锥；
同时打开高压供电机构，所述储液池与所述接收机构之间形成电场，所述顶部边缘两侧的泰勒锥在所述电场力的作用下拉伸并纠缠形成混合射流，直至所述混合射流被接收在所述接收机构上。
2.如权利要求1所述的多聚合物混纺的自由液面纺丝方法，其特征在于，所述高压供电机构的供电范围为30-70V，所述纺丝温度为20-30℃，所述纺丝湿度为40-60％。
3.如权利要求1所述的多聚合物混纺的自由液面纺丝方法，其特征在于，所述隔离机构的顶部为平滑且薄的尖端状，所述泰勒锥形成在所述尖端状的顶部的两侧。
4.如权利要求1所述的多聚合物混纺的自由液面纺丝方法，其特征在于，所述接收机构设置在所述储液池的上方，所述混合射流在电场力的作用下向上飞溅以接收在所述接收机构上。
5.如权利要求4所述的多聚合物混纺的自由液面纺丝方法，其特征在于，所述接收机构与所述储液池的距离为10-25cm。
6.如权利要求1所述的多聚合物混纺的自由液面纺丝方法，其特征在于，所述纺丝装置还包括供液机构，所述供液机构通过输液管与所述储液池连接。
7.如权利要求6所述的多聚合物混纺的自由液面纺丝方法，其特征在于，所述供液机构的数量与所述纺丝区域的数量相等。
8.如权利要求7所述的多聚合物混纺的自由液面纺丝方法，其特征在于，所述方法还包括：
调整盛放有不同纺丝溶液的供液机构向所述不同纺丝区域的供液速度，以使得不同纺丝区域的纺丝速度一致。
9.如权利要求1所述的多聚合物混纺的自由液面纺丝方法，其特征在于，所述储液池具有外壁，所述外壁的材料为不导电的高聚物材料。
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