CN111621858A - 利用负压制备微纳米纤维的纺丝方法及微纳米纤维 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种利用负压制备微纳米纤维的纺丝方法及微纳米纤维，方法包括：(1)制备具有可纺性的纺丝溶液；(2)将纺丝溶液挤出到喷丝头处进行纺丝；(3)利用真空泵在收集容器中产生的负压对所述纺丝溶液进行牵伸，在收集容器中得到微纳米纤维。该微纳米纤维纺丝方法操作简单，制备纤维效率高，成本低，克服了现有技术中纺丝方法复杂、效率低、成本高的缺点，具有良好的工业化应用前景。

Description

利用负压制备微纳米纤维的纺丝方法及微纳米纤维

技术领域

本发明属于纤维纺丝方法领域，具体涉及一种利用负压制备微纳米纤维的纺丝方法及微纳米纤维。

背景技术

目前，制备微纳米纤维常用的方法包括静电纺丝法、溶液喷射纺丝法、离心纺丝法、熔喷法等。其中，静电纺丝法是研究最多的一种纺丝方法，其具有装置简单、适用范围广、产品质量稳定等优点，已被广泛应用于生产有机和无机纳米纤维。然而，静电纺丝法需要高压静电场，对纺丝溶液极性和接收装置有较高要求，并且生产效率低，这些都不利于静电纺丝纤维的大规模制备和应用。熔喷法是工业中应用成熟的一种纺丝方法，其具有生产效率高的优势。然而，熔喷法适用的可纺纤维种类非常有限，并且纤维直径大。因此，需要开发一种操作简单、适用范围广、纺丝效率高、成本低的纺丝方法。

发明内容

本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本发明的一个目的在于提出一种利用负压制备微纳米纤维的纺丝方法，该方法具有操作简单、适用范围广、纺丝效率高、成本低等优点。

在本发明的一个方面，本发明提出了一种利用负压制备微纳米纤维的纺丝方法。根据本发明的实施例，所述方法包括：

(1)制备具有可纺性的纺丝溶液；

(2)将纺丝溶液挤出到喷丝头处进行纺丝；

(3)利用真空泵在收集容器中产生的负压对所述纺丝溶液进行牵伸，在收集容器中得到微纳米纤维。

根据本发明实施例的利用负压制备微纳米纤维的纺丝方法，适用范围广，可用于生产各种有机和无机微纳米纤维材料。该微纳米纤维纺丝方法操作简单，制备纤维效率高，成本低，克服了现有技术中纺丝方法复杂、效率低、成本高的缺点，具有良好的工业化应用前景。

另外，根据本发明上述实施例的利用负压制备微纳米纤维的纺丝方法还可以具有如下附加的技术特征：

在本发明的一些实施例中，在步骤(2)中，将纺丝溶液添加到注射器中，利用注射泵将注射器中的纺丝溶液挤出到喷丝头。

在本发明的一些实施例中，在步骤(2)中，将纺丝溶液加入到溶液槽中，依靠纺丝溶液的重力和收集容器中的负压传输到喷丝头。由此，可通过调节喷丝头的内径和收集容器内的真空度依靠纺丝溶液的重力和收集容器内的负压进行供液，不需注射泵供液。

在本发明的一些实施例中，在步骤(2)中，纺丝溶液挤出到喷丝头的速度为1～30mL/h。由此，可以更好地与纺丝溶液粘度、收集容器负压等条件相配合，从而得到均匀的微纳米纤维材料。

在本发明的一些实施例中，在步骤(2)中，所述喷丝头的内径为0.05～2mm。由此，本领域技术人员可以根据实际需要随意调整喷丝头的内径。

在本发明的一些实施例中，在步骤(3)中，所述收集容器中的负压为-10～-100kPa。由此，可以更好地与注液速度、纺丝溶液粘度等相配合，从而将纺丝溶液均匀拉伸为微纳米纤维。

在本发明的一些实施例中，所述纺丝溶液为高分子溶液或高分子材料与无机前驱体的混合溶液。

在本发明的一些实施例中，所述高分子溶液和混合溶液中的高分子材料为聚乙烯醇、聚乙二醇、聚氨酯、聚丙烯酸、聚乙烯吡咯烷酮、醋酸纤维素、甲基纤维素、羧甲基纤维素、聚偏氟乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚丙烯酰胺、聚氧化乙烯、聚乳酸、聚酰胺、聚己内酯、聚乙烯醇缩丁醛、聚苯胺、聚酰亚胺和聚碳酸酯中的任一种或任多种的组合。由此，可以使纺丝溶液具有合适的粘度和可纺性，便于后续得到性能良好的微纳米纤维材料。

在本发明的一些实施例中，所述高分子溶液和混合溶液中的溶剂为水、甲酸、四氢呋喃、丙酮、乙酰丙酮、丁酮、正己烷、环己烷、正庚烷、乙腈、N-甲基吡咯烷酮、1,2-丙二醇、氯仿、二氯甲烷、1,2-二氯乙烷、甲醇、乙醇、异丙醇、1-甲氧基-2-丙醇、叔丁醇、正丁醇、正丙醇、甲苯、二甲苯、乙二胺、二甲基亚砜、N,N-二甲基甲酰胺、N,N-二甲基乙酰胺和四氯化碳中的任一种或任多种的组合。由此，高分子材料可以完全溶解在溶剂中，得到具有可纺性的纺丝溶液。

在本发明的一些实施例中，所述无机前驱体为氧氯化锆、乙酸锆、正丙醇锆、正丁醇锆、氢氧化锆、乙酰丙酮锆、正硅酸乙酯、正硅酸甲酯、异丙醇铝、氯化铝、硝酸铝、硫酸铝、乙酸铝、乙酰丙酮铝、四氯化铪、硫酸铪、正丁醇铪、乙醇铪、氢氧化铪、氧氯化铪、硝酸氧铪、钛酸四丁酯、钛酸异丁酯、乙酸钡、氯化锡、五氯化钽、乙酸钴、乙酸锌、乙酸铜、乙酸镍、异丙醇钛、硝酸铈、乙酸镁、硝酸锌、硝酸银、异丙醇钽、乙酸铌、氯化铁、柠檬酸铁、异丙醇锗、乙酸锰、硝酸铟、聚碳硅烷、硝酸铬、氯化铬、异丙醇钨、硝酸镁、硝酸铁、氯化锰、硝酸钴、硝酸钇、乙酸钇中的任一种或任多种的组合。由此，采用高分子材料和无机前驱体混合溶液利用负压纺丝方法得到的复合纤维经过煅烧后，可以得到无机微纳米纤维材料。

在本发明的另一个方面，本发明提出了一种利用上述的纺丝方法制备得到的微纳米纤维。所述微纳米纤维是采用上述纺丝方法制备得到的，因而具有前文针对纺丝方法所描述的全部特征和优点，在此不再一一赘述。

本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1是根据本发明一个实施例的利用负压制备微纳米纤维的纺丝方法所采用的纺丝装置结构示意图。

图2是根据本发明另一个实施例的利用负压制备微纳米纤维的纺丝方法所采用的纺丝装置结构示意图。

图1和2中：1-收集容器；2-密封盖；3-进气口；4-注射泵；5-注射器；6-溶液导管；7-喷丝头；8-真空泵；9-连通管路；10-真空表；11-进气阀；12-排气阀；13-溶液槽。

图3为本发明实施例1的利用负压纺丝方法制备的聚乳酸纳米纤维SEM图。

图4为本发明实施例2的利用负压纺丝方法制备的聚丙烯腈纳米纤维SEM图。

图5为本发明实施例3的利用负压纺丝方法制备的聚酰胺-66纳米纤维SEM图。

图6为本发明实施例4的利用负压纺丝方法制备的聚乙烯醇缩丁醛纳米纤维SEM图。

图7为本发明实施例5的利用负压纺丝方法制备的氧化铝-氧化锆陶瓷复合纤维SEM图。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明的一个方面，本发明提出了一种利用负压制备微纳米纤维的纺丝方法。根据本发明的实施例，该方法包括：

S100：制备具有可纺性的纺丝溶液。

具体地，在该步骤中，可以将高分子材料或高分子材料与无机前驱体配制成具有可纺性的纺丝溶液。在溶液制备过程中，需要选择合适的溶剂溶解高分子材料和无机前驱体。此外，根据需要，还可以在纺丝溶液中添加适量的表面活性剂和催化剂来改善溶液的性能和可纺性。

根据本发明的实施例，可以选择的高分子材料种类不受具体的限制，本领域技术人员可以根据需要灵活选择。在本发明的一些具体示例中，可以选择聚乙烯醇、聚乙二醇、聚氨酯、聚丙烯酸、聚乙烯吡咯烷酮、醋酸纤维素、甲基纤维素、羧甲基纤维素、聚偏氟乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚丙烯酰胺、聚氧化乙烯、聚乳酸、聚酰胺、聚己内酯、聚乙烯醇缩丁醛、聚苯胺、聚酰亚胺和聚碳酸酯中的一种或多种的组合。由此，可以使纺丝溶液具有合适的粘度和可纺性，便于后续得到性能良好的微纳米纤维材料。

根据本发明的实施例，为了得到具有可纺性的纺丝溶液，需要选择合适的溶剂溶解高分子材料。根据本发明的实施例，可以选择的溶剂种类不受具体的限制，只要能够使纺丝溶液满足纺丝要求即可。在本发明的一些实施例中，选择的溶剂可以为挥发性溶剂，其可以在纺丝过程中通过挥发去除。由此，可以进一步改善得到的微纳米纤维的形貌和性能。在本发明的一些具体示例中，可以选择的溶剂包括水、甲酸、四氢呋喃、丙酮、乙酰丙酮、丁酮、正己烷、环己烷、正庚烷、乙腈、N-甲基吡咯烷酮、1,2-丙二醇、氯仿、二氯甲烷、1,2-二氯乙烷、甲醇、乙醇、异丙醇、1-甲氧基-2-丙醇、叔丁醇、正丁醇、正丙醇、甲苯、二甲苯、乙二胺、二甲基亚砜、N,N-二甲基甲酰胺、N,N-二甲基乙酰胺和四氯化碳中的至少一种。由此，高分子材料可以完全溶解在溶剂中，得到具有可纺性的纺丝溶液。

根据本发明的实施例，可以选择高分子材料与无机前驱体的混合溶液作为纺丝溶液。由此，可以制备得到具有特殊性能的无机微纳米纤维材料。根据本发明的实施例，可以选择的无机前驱体种类不受具体的限制，本领域技术人员可以根据需要灵活选择。在本发明的一些实施例中，选择的无机前驱体包括氧氯化锆、乙酸锆、正丙醇锆、正丁醇锆、氢氧化锆、乙酰丙酮锆、正硅酸乙酯、正硅酸甲酯、异丙醇铝、氯化铝、硝酸铝、硫酸铝、乙酸铝、乙酰丙酮铝、四氯化铪、硫酸铪、正丁醇铪、乙醇铪、氢氧化铪、氧氯化铪、硝酸氧铪、钛酸四丁酯、钛酸异丁酯、乙酸钡、氯化锡、五氯化钽、乙酸钴、乙酸锌、乙酸铜、乙酸镍、异丙醇钛、硝酸铈、乙酸镁、硝酸锌、硝酸银、异丙醇钽、乙酸铌、氯化铁、柠檬酸铁、异丙醇锗、乙酸锰、硝酸铟、聚碳硅烷、硝酸铬、氯化铬、异丙醇钨、硝酸镁、硝酸铁、氯化锰、硝酸钴、硝酸钇、乙酸钇中的一种或多种的组合。由此，采用高分子材料和无机前驱体混合溶液利用负压纺丝方法得到的复合纤维经过煅烧后，可以得到无机微纳米纤维材料。

根据本发明的实施例，纺丝溶液中高分子材料和无机前驱体的含量不受具体限制，只要能够得到具有可纺性的纺丝溶液即可，本领域技术人员可以根据需要进行选择。根据本发明的实施例，纺丝溶液的粘度不受具体的限制，只要能够具有可纺性即可。在本发明的一些实施例中，纺丝溶液的粘度受高分子材料分子量和含量的影响显著。需要选择合适的高分子材料种类和含量，溶解在合适的溶剂中，从而得到粘度适当的纺丝溶液。由此，可以在后续纺丝过程中得到直径分布均匀的微纳米纤维材料。

根据本发明的实施例，制备纺丝溶液的具体方式和加料顺利不受特别限制，本领域技术人员可以根据实际情况灵活选择。在本发明的一些实施例中，可以通过机械搅拌、磁力搅拌等方式将高分子材料、无机前驱体和溶剂混合均匀。在本发明的一些实施例中，可以先将无机前驱体和溶剂混合，然后将高分子材料添加到无机前驱体溶液中得到纺丝溶液，也可以先将高分子材料溶解在合适的溶剂中，再将无机前驱体添加到高分子溶液中得到纺丝溶液，还可以同时将高分子材料和无机前驱体加入合适的溶剂中得到纺丝溶液。

S200：将所述纺丝溶液加入到注射器或溶液槽中，通过注射泵将所述注射器中的纺丝溶液推出到喷丝头或依靠纺丝溶液的重力和收集容器中的负压传输到喷丝头。

在该步骤中，可以采用两种方式将纺丝溶液挤出到喷丝头处进行纺丝。第一种方式是将纺丝溶液添加到注射器中，利用注射泵将注射器中的纺丝溶液挤出到喷丝头；第二种方式是将纺丝溶液加入到溶液槽中，依靠纺丝溶液的重力和收集容器中的负压传输到喷丝头。

进一步的，根据本发明的一个实施例，将纺丝溶液挤出到喷丝头处的第一种方式采用的纺丝装置，参考图1，

1-收集容器；2-密封盖；3-进气口；4-注射泵；5-注射器；6-溶液导管；7-喷丝头；8-真空泵；9-连通管路；10-真空表；11-进气阀；12-排气阀。

所述收集容器1的上方为密封盖2，可以开合；所述收集容器1的左侧设有进气口3；所述供液装置由注射泵4、注射器5、溶液导管6和喷丝头7组成；所述抽真空装置由真空泵8、连通管路9、真空表10、进气阀11和排气阀12组成，真空泵8通过连通管路9与收集容器1上方的密封盖2相连；所述连通管路9上安装有真空表10、进气阀11和排气阀12。

所述的收集容器1和密封盖2为亚克力材料，收集容器1的形状为长方体，长60cm，宽40cm，高40cm，壁厚4cm。收集容器1左侧开有一个直径为1.5mm的进气口3。收集容器1上方的密封盖2可开合，并使用橡胶圈将其与收集容器1密封连接。注射器5中的纺丝溶液由注射泵4推动，通过溶液导管6到达喷丝头7。喷丝头7的内径为0.21mm，喷丝头7伸入收集容器1的距离为1mm。真空泵8为往复泵，其通过金属连通管路9与收集容器1上方的密封盖2相连。在连通管路9上安装有真空表10，并在真空表10的两侧分别安装有进气阀11和排气阀12。

进一步的，根据本发明的另一个实施例，将纺丝溶液挤出到喷丝头处的第二种方式采用的纺丝装置，参考图2，包括1-收集容器；2-密封盖；3-进气口；7-喷丝头；8-真空泵；9-连通管路；10-真空表；11-进气阀；12-排气阀；13-溶液槽。

所述收集容器1的左侧为密封盖2，可以开合；所述收集容器1的上方设有进气口3；所述供液装置由溶液槽13和喷丝头7组成；所述抽真空装置由真空泵8、连通管路9、真空表10、进气阀11和排气阀12组成，真空泵8通过连通管路9与收集容器1左侧的密封盖2相连；所述连通管路9上安装有真空表10、进气阀11和排气阀12。

所述的收集容器1和密封盖2为亚克力材料，收集容器1的形状为长方体，长40cm，宽40cm，高60cm，壁厚4cm。收集容器1上方开有一个直径为2mm的进气口3。收集容器1左侧的密封盖2可开合，并使用橡胶圈将其与收集容器1密封连接。纺丝溶液依靠重力和收集容器1中的负压到达喷丝头7。喷丝头7的内径为0.26mm，喷丝头7伸入收集容器1的距离为2mm。真空泵8为往复泵，其通过金属连通管路9与收集容器1左侧的密封盖2相连。在连通管路9上安装有真空表10，并在真空表10的两侧分别安装有进气阀11和排气阀12。

根据本发明的实施例，注射泵的类型不受具体的限制，只要能够将纺丝溶液均匀地推出均可，在此不再赘述。需要说明的是，根据本发明的实施例，注射泵不是必需的，纺丝溶液还可以依靠重力和收集容器内的负压从喷丝头流出，进而得到微纳米纤维。根据本发明的实施例，溶液槽的类型不受具体的限制，只要能够稳定储存纺丝溶液即可。

根据本发明的实施例，纺丝溶液的挤出速度(或称注液速度)不受具体的限制，本领域技术人员可以根据纺丝溶液的粘度、收集容器中的负压等条件灵活设定。在本发明的一些实施例中，纺丝溶液被挤出到喷丝头的速度为1～30mL/h(例如可以是1mL/h、5mL/h、10mL/h、20mL/h和30mL/h等)。由此，可以更好地与纺丝溶液粘度、收集容器负压等条件相配合，从而得到均匀的微纳米纤维材料。

根据本发明的实施例，注射器的类型不受具体的限制，只要是能够将纺丝溶液从特定口径的孔道推出的容器或设计均可，本领域技术人员可以根据实际条件进行选择，例如可以是满足使用要求的任何已知注射器。根据本发明的实施例，可以使用一段溶液导管将注射器与喷丝头相连。溶液导管的类型不受具体的限制，只要能够将溶液稳定传输到喷丝头均可，例如，可以是塑料管、玻璃管、金属管等。需要说明的是，根据本发明的实施例，在有些情况下，如果注射器可以与喷丝头直接相连，则不需要溶液导管。

根据本发明的实施例，喷丝头的类型不受具体的限制，可以选择平口针头、斜口针头或弯管针头。优选情况下，喷丝头为平口针头，由此，规整的出液口能够保证纺丝溶液被均匀地推出，进而被均匀地拉伸，最终得到直径分布均匀的微纳米纤维。根据本发明的实施例，喷丝头的方向不受具体的限制，只要从喷丝头推出的溶液能够被进气口的气流吹到即可。优选情况下，喷丝头的方向与进气口的气流方向是一致的，由此，纺丝溶液的受力更均匀，从而得到更均匀的微纳米纤维。根据本发明的实施例，喷丝头的内径为0.05～2mm(例如可以是0.05mm、0.21mm、0.26mm、1mm和2mm)，喷丝头伸入收集容器的距离为0.1～20mm(例如可以是0.1mm、1mm、2mm、3mm、10mm和20mm等)，本领域技术人员可以根据实际需要进行调整。根据本发明的实施例，喷丝头的数量不受具体的限制，可以根据收集容器上进气口的数量来设置。

根据本发明的实施例，收集容器的类型不受具体的限制，只要是有一定体积的容器即可，本领域技术人员可以根据实际条件进行选择。收集容器可以为玻璃容器、金属容器、陶瓷容器或塑料容器。优选情况下，收集容器选择亚克力材料，由此，操作人员可以清楚地观察收集容器内的情况。

S300：利用真空泵在收集容器中产生的负压对所述纺丝溶液进行牵伸，在收集容器中得到微纳米纤维。

在该步骤中，负压由与收集容器相连的真空泵产生。由于负压的作用，在喷丝头位置的进气口处产生一个高速的气流，对纺丝溶液进行牵伸，从而得到微纳米纤维材料。

根据本发明的实施例，真空泵的类型不受具体的限制，只要是能够产生一定负压的真空泵均可。具体地，可以选择往复泵、干式螺杆真空泵、水环泵、滑阀泵、旋片泵、罗茨泵和扩散泵。真空泵通过管路与收集容器相连。根据本发明的实施例，连通管路的类型不受具体的限制，可以选择塑料管或者金属管均可。根据本发明的实施例，连通管路上安装有真空表，其类型不受具体的限制，只要可以用来显示收集容器内的负压即可。根据本发明的实施例，连通管路上还设有进气阀和排气阀，它们分别用来调节空气进入收集容器和排出收集容器。进气阀和排气阀的类型不受具体的限制，本领域技术人员可以根据实际需要进行选择。

根据本发明的实施例，为了得到直径分布均匀连续的微纳米纤维，本领域技术人员可以根据实际情况选择合适的负压。在本发明的一些实施例中，收集容器内的负压为-10～-100kPa(例如可以是-10kPa、-30kPa、-50kPa、-70kPa和-100kPa等)。由此，可以更好地与注液速度、纺丝溶液粘度等相配合，从而将纺丝溶液均匀拉伸为微纳米纤维。

根据本发明的实施例，利用负压得到的微纳米纤维的平均直径为0.05～10μm。

在本发明的另一个方面，本发明提出了一种利用上述的纺丝方法制备得到的微纳米纤维。所述微纳米纤维是采用上述纺丝方法制备得到的，因而具有前文针对纺丝方法所描述的全部特征和优点，在此不再一一赘述。

如上所述，根据本发明实施例的利用负压制备微纳米纤维的纺丝方法具有以下至少之一的有益效果：

1.本发明的利用负压制备微纳米纤维的纺丝方法可通过调节喷丝头的内径和收集容器内的真空度依靠纺丝溶液的重力和收集容器内的负压进行供液，不需注射泵供液。

2.该微纳米纤维纺丝方法适用范围广，可用于生产各种有机和无机微纳米纤维材料。

3.该微纳米纤维纺丝方法操作简单，制备纤维效率高，成本低，克服了现有技术中纺丝方法复杂、效率低、成本高的缺点，具有良好的工业化应用前景。

下面详细描述本发明的实施例，实施例中未注明具体技术或条件的，按照本领域内文献所描述的技术或条件或者按照产品说明书进行。所用仪器或试剂未注明生产厂商者，均为可以通过市购获得的常规产品。

实施例1

一种利用负压制备微纳米纤维的纺丝方法，包括：

(1)配制聚乳酸溶液：将0.75g聚乳酸添加到10g二氯甲烷中，在室温条件下以800rpm的转速搅拌溶解1h，得到聚乳酸与溶剂质量比为0.75：10的聚乳酸溶液；

(2)将聚乳酸溶液加入到注射器中，利用注射泵以10mL/h的速度将聚乳酸溶液挤出到喷丝头；

(3)利用-60kPa的负压对聚乳酸溶液进行牵伸，在收集容器中得到聚乳酸纳米纤维。

所得聚乳酸纳米纤维的平均直径为280nm，如图3所示。

实施例2

一种利用负压制备微纳米纤维的纺丝方法，包括：

(1)配制聚丙烯腈溶液：将1g聚丙烯腈添加到10g N,N-二甲基乙酰胺中，在60℃条件下以800rpm的转速搅拌溶解1h，得到聚丙烯腈与溶剂质量比为1：10的聚丙烯腈溶液；

(2)将聚丙烯腈溶液加入到注射器中，利用注射泵以1mL/h的速度将聚丙烯腈溶液挤出到喷丝头；

(3)利用-50kPa的负压对聚丙烯腈溶液进行牵伸，在收集容器中得到聚丙烯腈纳米纤维。

所得聚丙烯腈纳米纤维的平均直径为330nm，如图4所示。

实施例3

一种利用负压制备微纳米纤维的纺丝方法，包括：

(1)配制聚酰胺-66溶液：将3g聚酰胺-66添加到10g甲酸中，在50℃条件下以800rpm的转速搅拌溶解1h，得到聚酰胺-66与溶剂质量比为3：10的聚酰胺-66溶液；

(2)将聚酰胺-66溶液加入到注射器中，利用注射泵以1mL/h的速度将聚酰胺-66溶液挤出到喷丝头；

(3)利用-50kPa的负压对聚酰胺-66溶液进行牵伸，在收集容器中得到聚酰胺-66纳米纤维。

所得聚酰胺-66纳米纤维的平均直径为310nm，如图5所示。

实施例4

一种利用负压制备微纳米纤维的纺丝方法，包括：

(1)配制聚乙烯醇缩丁醛溶液：将0.5g聚乙烯醇缩丁醛添加到10g乙醇中，在室温条件下以800rpm的转速搅拌溶解1h，得到聚乙烯醇缩丁醛与溶剂质量比为0.5：10的聚乙烯醇缩丁醛溶液；

(2)将聚乙烯醇缩丁醛溶液加入到注射器中，利用注射泵以5mL/h的速度将聚乙烯醇缩丁醛溶液挤出到喷丝头；

(3)利用-60kPa的负压对聚乙烯醇缩丁醛溶液进行牵伸，在收集容器中得到聚乙烯醇缩丁醛纳米纤维。

所得聚乙烯醇缩丁醛纳米纤维的平均直径为370nm，如图6所示。

实施例5

一种利用负压制备微纳米纤维的纺丝方法，包括：

(1)配制纺丝混合溶液：将0.8g聚乙烯醇添加到10g去离子水中，在90℃条件下以800rpm的转速搅拌溶解1h，得到聚乙烯醇与溶剂质量比为0.8：10的聚乙烯醇溶液，在聚乙烯醇溶液中添加4.5g六水合氯化铝和4g八水合氧氯化锆，搅拌混合均匀，得到纺丝混合溶液；

(2)将纺丝混合溶液加入到溶液槽中，利用溶液重力和收集容器中的负压将纺丝混合溶液挤出到喷丝头，挤出速度大约为5mL/h；

(3)利用-70kPa的负压对纺丝混合溶液进行牵伸，在收集容器中得到复合纤维。将得到的复合纤维以1℃/min的速度从室温升高到600℃，保温1h，然后以5℃/min的速度升高到1100℃，保温1h，降至室温后得到氧化铝-氧化锆陶瓷复合纤维。

所得氧化铝-氧化锆陶瓷复合纤维的平均直径为1.1μm，如图7所示。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (10)

1.一种利用负压制备微纳米纤维的纺丝方法，其特征在于，包括：

(1)制备具有可纺性的纺丝溶液；

(2)将纺丝溶液挤出到喷丝头处进行纺丝；

(3)利用真空泵在收集容器中产生的负压对所述纺丝溶液进行牵伸，在收集容器中得到微纳米纤维。

2.根据权利要求1所述的利用负压制备微纳米纤维的纺丝方法，其特征在于，在步骤(2)中，将纺丝溶液添加到注射器中，利用注射泵将注射器中的纺丝溶液挤出到喷丝头。

3.根据权利要求1所述的利用负压制备微纳米纤维的纺丝方法，其特征在于，在步骤(2)中，将纺丝溶液加入到溶液槽中，依靠纺丝溶液的重力和收集容器中的负压传输到喷丝头。

4.根据权利要求1所述的利用负压制备微纳米纤维的纺丝方法，其特征在于，在步骤(2)中，纺丝溶液挤出到喷丝头的速度为1～30mL/h。

5.根据权利要求1所述的利用负压制备微纳米纤维的纺丝方法，其特征在于，在步骤(2)中，所述喷丝头的内径为0.05～2mm。

6.根据权利要求1所述的利用负压制备微纳米纤维的纺丝方法，其特征在于，在步骤(3)中，所述收集容器中的负压为-10～-100kPa。

7.根据权利要求1-6任一项所述的利用负压制备微纳米纤维的纺丝方法，其特征在于，所述纺丝溶液为高分子溶液或高分子材料与无机前驱体的混合溶液。

8.根据权利要求7所述的利用负压制备微纳米纤维的纺丝方法，其特征在于，所述高分子溶液和混合溶液中的高分子材料为聚乙烯醇、聚乙二醇、聚氨酯、聚丙烯酸、聚乙烯吡咯烷酮、醋酸纤维素、甲基纤维素、羧甲基纤维素、聚偏氟乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚丙烯酰胺、聚氧化乙烯、聚乳酸、聚酰胺、聚己内酯、聚乙烯醇缩丁醛、聚苯胺、聚酰亚胺和聚碳酸酯中的任一种或任多种的组合；

任选的，所述高分子溶液和混合溶液中的溶剂为水、甲酸、四氢呋喃、丙酮、乙酰丙酮、丁酮、正己烷、环己烷、正庚烷、乙腈、N-甲基吡咯烷酮、1,2-丙二醇、氯仿、二氯甲烷、1,2-二氯乙烷、甲醇、乙醇、异丙醇、1-甲氧基-2-丙醇、叔丁醇、正丁醇、正丙醇、甲苯、二甲苯、乙二胺、二甲基亚砜、N,N-二甲基甲酰胺、N,N-二甲基乙酰胺和四氯化碳中的任一种或任多种的组合。

9.根据权利要求7所述的利用负压制备微纳米纤维的纺丝方法，其特征在于，所述无机前驱体为氧氯化锆、乙酸锆、正丙醇锆、正丁醇锆、氢氧化锆、乙酰丙酮锆、正硅酸乙酯、正硅酸甲酯、异丙醇铝、氯化铝、硝酸铝、硫酸铝、乙酸铝、乙酰丙酮铝、四氯化铪、硫酸铪、正丁醇铪、乙醇铪、氢氧化铪、氧氯化铪、硝酸氧铪、钛酸四丁酯、钛酸异丁酯、乙酸钡、氯化锡、五氯化钽、乙酸钴、乙酸锌、乙酸铜、乙酸镍、异丙醇钛、硝酸铈、乙酸镁、硝酸锌、硝酸银、异丙醇钽、乙酸铌、氯化铁、柠檬酸铁、异丙醇锗、乙酸锰、硝酸铟、聚碳硅烷、硝酸铬、氯化铬、异丙醇钨、硝酸镁、硝酸铁、氯化锰、硝酸钴、硝酸钇、乙酸钇中的任一种或任多种的组合。

10.一种利用权利要求1-9任一项所述的纺丝方法制备得到的微纳米纤维。

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