CN211814725U - 一种mtes/石墨烯复合纤维膜制备装置 - Google Patents
一种mtes/石墨烯复合纤维膜制备装置 Download PDFInfo
- Publication number
- CN211814725U CN211814725U CN202020018070.0U CN202020018070U CN211814725U CN 211814725 U CN211814725 U CN 211814725U CN 202020018070 U CN202020018070 U CN 202020018070U CN 211814725 U CN211814725 U CN 211814725U
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- spinning machine
- composite fiber
- receiving roller
- spinning
- fiber membrane
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 239000000835 fiber Substances 0.000 title claims abstract description 47
- 239000002131 composite material Substances 0.000 title claims abstract description 37
- 239000012528 membrane Substances 0.000 title claims abstract description 36
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 23
- 229910021389 graphene Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 23
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 title claims abstract description 21
- 238000002454 metastable transfer emission spectrometry Methods 0.000 title claims abstract 4
- CPUDPFPXCZDNGI-UHFFFAOYSA-N triethoxy(methyl)silane Chemical compound CCO[Si](C)(OCC)OCC CPUDPFPXCZDNGI-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract 4
- 238000009987 spinning Methods 0.000 claims abstract description 49
- 238000002347 injection Methods 0.000 claims abstract description 24
- 239000007924 injection Substances 0.000 claims abstract description 24
- 238000010041 electrostatic spinning Methods 0.000 abstract description 18
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 3
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 15
- 238000000034 method Methods 0.000 description 10
- QTBSBXVTEAMEQO-UHFFFAOYSA-N Acetic acid Chemical compound CC(O)=O QTBSBXVTEAMEQO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 9
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 9
- -1 graphite alkene Chemical class 0.000 description 8
- 229910002804 graphite Inorganic materials 0.000 description 7
- 239000010439 graphite Substances 0.000 description 7
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 6
- 239000006087 Silane Coupling Agent Substances 0.000 description 5
- 230000002209 hydrophobic effect Effects 0.000 description 5
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 5
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 description 5
- 238000003756 stirring Methods 0.000 description 5
- YUYCVXFAYWRXLS-UHFFFAOYSA-N trimethoxysilane Chemical compound CO[SiH](OC)OC YUYCVXFAYWRXLS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N Titan oxide Chemical compound O=[Ti]=O GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 229910052681 coesite Inorganic materials 0.000 description 4
- 229910052906 cristobalite Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 description 4
- 230000005684 electric field Effects 0.000 description 4
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 4
- 235000019441 ethanol Nutrition 0.000 description 4
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 description 4
- 235000013855 polyvinylpyrrolidone Nutrition 0.000 description 4
- 229920000036 polyvinylpyrrolidone Polymers 0.000 description 4
- 239000002243 precursor Substances 0.000 description 4
- 229910052682 stishovite Inorganic materials 0.000 description 4
- 229910052905 tridymite Inorganic materials 0.000 description 4
- BOTDANWDWHJENH-UHFFFAOYSA-N Tetraethyl orthosilicate Chemical compound CCO[Si](OCC)(OCC)OCC BOTDANWDWHJENH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 239000011259 mixed solution Substances 0.000 description 3
- 239000001267 polyvinylpyrrolidone Substances 0.000 description 3
- 238000005245 sintering Methods 0.000 description 3
- 238000000889 atomisation Methods 0.000 description 2
- YHWCPXVTRSHPNY-UHFFFAOYSA-N butan-1-olate;titanium(4+) Chemical compound [Ti+4].CCCC[O-].CCCC[O-].CCCC[O-].CCCC[O-] YHWCPXVTRSHPNY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000004020 conductor Substances 0.000 description 2
- 238000001523 electrospinning Methods 0.000 description 2
- 238000011068 loading method Methods 0.000 description 2
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 2
- 239000000463 material Substances 0.000 description 2
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 2
- 229920001343 polytetrafluoroethylene Polymers 0.000 description 2
- 239000004810 polytetrafluoroethylene Substances 0.000 description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 2
- OGIDPMRJRNCKJF-UHFFFAOYSA-N titanium oxide Inorganic materials [Ti]=O OGIDPMRJRNCKJF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- WYTZZXDRDKSJID-UHFFFAOYSA-N (3-aminopropyl)triethoxysilane Chemical compound CCO[Si](OCC)(OCC)CCCN WYTZZXDRDKSJID-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- SJECZPVISLOESU-UHFFFAOYSA-N 3-trimethoxysilylpropan-1-amine Chemical compound CO[Si](OC)(OC)CCCN SJECZPVISLOESU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 description 1
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 description 1
- 238000001125 extrusion Methods 0.000 description 1
- 239000012530 fluid Substances 0.000 description 1
- 238000001891 gel spinning Methods 0.000 description 1
- 239000003365 glass fiber Substances 0.000 description 1
- 230000005660 hydrophilic surface Effects 0.000 description 1
- 238000003760 magnetic stirring Methods 0.000 description 1
- 239000000155 melt Substances 0.000 description 1
- 238000000520 microinjection Methods 0.000 description 1
- 239000012046 mixed solvent Substances 0.000 description 1
- 239000002121 nanofiber Substances 0.000 description 1
- 239000002105 nanoparticle Substances 0.000 description 1
- SOQBVABWOPYFQZ-UHFFFAOYSA-N oxygen(2-);titanium(4+) Chemical class [O-2].[O-2].[Ti+4] SOQBVABWOPYFQZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000002390 rotary evaporation Methods 0.000 description 1
- 235000012239 silicon dioxide Nutrition 0.000 description 1
- 239000002904 solvent Substances 0.000 description 1
- BFKJFAAPBSQJPD-UHFFFAOYSA-N tetrafluoroethene Chemical group FC(F)=C(F)F BFKJFAAPBSQJPD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000009210 therapy by ultrasound Methods 0.000 description 1
Images
Landscapes
- Nonwoven Fabrics (AREA)
- Spinning Methods And Devices For Manufacturing Artificial Fibers (AREA)
- Carbon And Carbon Compounds (AREA)
Abstract
本实用新型属于功能性复合纤维膜制备技术领域，具体涉及一种MTES/石墨烯复合纤维膜制备装置，主体结构包括接收辊筒、左纺丝机、左注射泵、右纺丝机和右注射泵；接收辊筒的左侧设置有左纺丝机，左纺丝机与左注射泵连接，接收辊筒的右侧设置有右纺丝机，右纺丝机与右注射泵连接；接收辊筒与负电压连接，左纺丝机和右纺丝机分别与正电压连接，采用一个接收辊筒，两个静电纺丝机，两个静电纺丝机分别连接到接收辊筒，接收辊筒与负电压连接，静电纺丝机与正电压连接，纺丝过程中，静电纺丝机可根据纺丝要求单独进行调节，制备的MTES/石墨烯复合纤维膜具有均匀性较好、水接触角较大、疏水性和导电性可调节以及性能稳定的优势。
Description
技术领域：
本实用新型属于功能性复合纤维膜制备技术领域，具体涉及一种MTES/石墨烯复合纤维膜制备装置，能够制备微纳米尺寸下具有疏水性和导电性的复合纤维膜。
背景技术：
静电纺丝就是高分子流体静电雾化的特殊形式，雾化分裂出的物质不是微小液滴，而是聚合物微小射流，可以运行相当长的距离，最终固化成纤维。静电纺丝是一种特殊的纤维制造工艺，聚合物溶液或熔体在强电场中进行喷射纺丝。在电场作用下，针头处的液滴会由球形变为圆锥形(即“泰勒锥”)，并从圆锥尖端延展得到纤维细丝，可以生产出纳米级直径的聚合物细丝。静电纺丝作为一种制备纳米纤维的新技术，其设备主要包括高压电源、注射泵和接收板，注射泵将溶液驱动到喷嘴，同时在喷嘴与接收板之间施加高压电场，当电压达到临界值时，溶液液滴在电场力和表面张力的作用下形成泰勒锥，然后随着溶剂的挥发，溶质以纤维的形式沉积在收集板上。其中，纺丝电压、接收距离和发射速度对纤维膜的性能有重要影响，随着静电纺丝技术的不断发展，其在制备多功能复合纤维膜、纺织、能源设备、医疗等方面的应用逐渐扩大。
目前，在制备具有疏水性能的复合纤维膜时，通常使用聚四氟乙烯(PTFE)作为疏水材料。期刊文献：Kang W，Zhao HH，Ju JG，Shi ZJ，QiaoCM，ChengBW(2016)Electrospunpoly(tetrafluoroethylene)nanofiber membranes from PTFE-PVA-BA-H2O gel-spinning solutions.Fibers Polym 17(9):1403–1413公开的静电纺丝法制备聚四氟乙烯疏水纤维膜，存在工艺复杂，获得疏水纤维膜较为困难的问题。静电纺丝主要是通过混合后纺丝和同轴纺丝两种方法制备复合纤维膜，但是这两种制备方法难以保证复合纤维膜的均匀性，而复合纤维膜一般具有两种或两种以上的性能。期刊文献：Jia GB，PlentzJ，DellithJ，Dellith A，Wahyuono RA，Andra G(2019)Large area graphene deposition onhydrophobic surfaces，flexible textiles，glass fibers and 3Dstructures.Coatings 9(3):1–10公开了在制备疏水性和导电性复合纤维膜时，需要调节纤维膜的导电性和疏水性。中国专利201710976856.6公开的一种氨基化的纳米二氧化钛/二氧化硅复合纤维膜的制备方法包括以下步骤：利用静电纺丝技术，取氨基化的TiO2/SiO2前驱体溶液于注射器中，控制纺丝速率和电压，一段时间后，在收集板上获得致密的氨基化的纳米TiO2/SiO2复合材料前驱体纤维膜，再经真空干燥即得到氨基化的纳米TiO2/SiO2复合纤维膜，氨基化的纳米TiO2/SiO2复合纤维膜前驱体溶液的制备方法包括以下步骤：在磁力搅拌下，将钛酸四丁酯、正硅酸乙酯溶解在乙醇和醋酸的混合溶剂中，待混合均匀，于弱碱性条件下，向混合溶液中加入硅烷偶联剂，于150℃下反应6-12h，即可得到均一的前驱体溶液，其中，所述的钛酸四丁酯与正硅酸乙酯的摩尔比为1：(0.5-2)，钛酸四丁酯、乙醇、醋酸的体积比为1:2:(0.5-1)，纺丝的流率为1.5mL/h，纺丝电压为10kV，所述的硅烷偶联剂为3-氨丙基三乙氧基硅烷、氨丙基三甲氧基硅烷中的一种，pH为8-10，硅烷偶联剂与正硅酸乙酯的质量比为(0.005-0.008)：1。上述专利方法和现有技术中记载的制备装置很难达到预期的目的。因此，急需研发设计一种均匀性良好的复合纤维膜制备装置。
发明内容：
本实用新型的目的在于克服现有技术存在的缺点，寻求设计一种在微纳米尺寸下具有疏水性和导电性的MTES/石墨烯复合纤维膜的制备装置。
为了实现上述目的，本实用新型涉及的MTES/石墨烯复合纤维膜制备装置的主体结构包括接收辊筒、左纺丝机、左注射泵、右纺丝机和右注射泵；接收辊筒的左侧设置有左纺丝机，左纺丝机与左注射泵连接，接收辊筒的右侧设置有右纺丝机，右纺丝机与右注射泵连接；接收辊筒与负电压连接，左纺丝机和右纺丝机分别与正电压连接。
本实用新型与现有技术相比，采用一个接收辊筒，两个静电纺丝机，两个静电纺丝机分别连接到接收辊筒，接收辊筒与负电压连接，静电纺丝机与正电压连接，纺丝过程中，静电纺丝机可根据纺丝要求单独进行调节，制备MTES/石墨烯复合纤维膜时，分别制备三甲氧基硅烷(MTES)乙醇溶液和石墨烯分散液，通过两台静电纺丝机同时纺丝制备复合纤维膜，高温烧结复合纤维膜，制备得到以三甲氧基硅烷(MTES)为疏水材料，石墨烯为导电材料，聚乙烯吡咯烷酮为石墨烯载体的均匀性较好、水接触角较大、疏水性和导电性可调节以及性能稳定的MTES/石墨烯复合纤维膜。
附图说明：
图1为本实用新型的主体结构原理示意图。
具体实施方式：
下面通过实施实例并结合附图对本实用新型做进一步描述。
实施例1：
本实施例涉及的MTES/石墨烯复合纤维膜制备装置的主体结构包括接收辊筒1、左纺丝机2、左注射泵3、右纺丝机4和右注射泵5；接收辊筒1的左侧设置有左纺丝机2，左纺丝机2与左注射泵3连接，接收辊筒1的右侧设置有右纺丝机4，右纺丝机4与右注射泵5连接；接收辊筒1与负电压连接，左纺丝机2和右纺丝机4分别与正电压连接。
本实施例涉及的左纺丝机2和右纺丝机4均为静电纺丝机；左注射泵3和右注射泵5均为微量注射泵。
实施例2：
本实施例涉及的MTES/石墨烯复合纤维膜制备装置制备MTES/石墨烯复合纤维膜的工艺过程包括以下步骤：
(1)制备三甲氧基硅烷(MTES)乙醇溶液；
(2)制备石墨烯分散液；
(3)静电纺丝法制备复合纤维膜；
(4)高温烧结复合纤维膜。
本实施例涉及的步骤(1)的具体工艺过程为：首先，将三甲氧基硅烷(MTES)和无水乙醇倒入烧杯中，放到磁力搅拌器上一边搅拌一边逐滴滴加乙酸水溶液形成混合液，在室温下搅拌后旋转蒸发，使混合液的体积蒸发至原始体积的1/3形成纤维凝胶；然后，在纤维凝胶中加入无水乙醇和硅烷偶联剂形成混合物；最后，在室温下磁力搅拌混合物，使混合物的粘度达到纺丝要求；其中，硅烷偶联剂的质量是纤维凝胶的质量的3％；三甲氧基硅烷(MTES)是从南京坤成化工有限公司购买的物理状态为无色透明液体的成品。
本实施例涉及的步骤(2)的具体工艺过程为：将聚乙烯吡咯烷酮和无水乙醇置于烧杯中，放到磁力搅拌器上，在室温下搅拌，待PVP完全溶解后加入石墨烯，继续搅拌并超声，得到分散均匀的石墨烯分散液；其中，石墨烯为导电材料，聚乙烯吡咯烷酮为石墨烯的载体。
本实施例涉及的步骤(3)的具体工艺过程是：将步骤(1)制备的混合物装入左注射泵，步骤(2)制备的石墨烯分散液装入右注射泵，左纺丝机和右纺丝机同时进行静电纺丝，得到复合纤维膜；静电纺丝的正电压为20kV，负电压为2.0kV，接收距离为15-20cm，左注射泵和右注射泵的挤出速度为0.1-0.3ml/h。
本实施例涉及的步骤(4)的具体工艺过程是：将步骤(3)制备的复合纤维膜置于500℃的条件中烧结2-3h，得到MTES/石墨烯复合纤维膜；其中MTES具有疏水性，石墨烯具有导电性。
本实施例制备的MTES/石墨烯复合纤维膜的电导率通过石墨烯的含量调节，石墨烯含量越高，MTES/石墨烯复合纤维膜的电导率越高；且MTES/石墨烯复合纤维膜具有较大的水接触角和稳定的疏水性。
Claims (1)
1.一种MTES/石墨烯复合纤维膜制备装置，其特征在于主体结构包括接收辊筒、左纺丝机、左注射泵、右纺丝机和右注射泵；接收辊筒的左侧设置有左纺丝机，左纺丝机与左注射泵连接，接收辊筒的右侧设置有右纺丝机，右纺丝机与右注射泵连接；接收辊筒与负电压连接，左纺丝机和右纺丝机分别与正电压连接。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202020018070.0U CN211814725U (zh) | 2020-01-06 | 2020-01-06 | 一种mtes/石墨烯复合纤维膜制备装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202020018070.0U CN211814725U (zh) | 2020-01-06 | 2020-01-06 | 一种mtes/石墨烯复合纤维膜制备装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN211814725U true CN211814725U (zh) | 2020-10-30 |
Family
ID=73048587
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202020018070.0U Active CN211814725U (zh) | 2020-01-06 | 2020-01-06 | 一种mtes/石墨烯复合纤维膜制备装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN211814725U (zh) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN111139595A (zh) * | 2020-01-06 | 2020-05-12 | 青岛科技大学 | 一种mtes/石墨烯复合纤维膜制备装置和方法 |
-
2020
- 2020-01-06 CN CN202020018070.0U patent/CN211814725U/zh active Active
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN111139595A (zh) * | 2020-01-06 | 2020-05-12 | 青岛科技大学 | 一种mtes/石墨烯复合纤维膜制备装置和方法 |
| CN111139595B (zh) * | 2020-01-06 | 2022-01-14 | 青岛科技大学 | 一种mtes/石墨烯复合纤维膜制备装置和方法 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN105568401A (zh) | 一种超声雾化辅助静电纺丝技术 | |
| CN103485074A (zh) | 一种静电纺聚合物/无机粒子纳米复合膜制备装置及方法 | |
| CN103572386B (zh) | 一种平板针孔同轴静电纺纤维复合喷丝头及其纺丝方法 | |
| CN211814725U (zh) | 一种mtes/石墨烯复合纤维膜制备装置 | |
| CN108411383B (zh) | 一种多孔球形静电纺丝喷头及其纺丝方法 | |
| KR20190137376A (ko) | A.소수성·기능성 나노시트(나노튜브) 나노 셀룰로오스 에어로겔. 외 | |
| CN111575812B (zh) | 一种静电纺纤维敷料的制备方法 | |
| CN109322061B (zh) | 一种纤维过滤膜制备装置及其制备方法 | |
| CN111364166A (zh) | 一种表面功能同步修饰柔性纳米纤维复合膜的制备方法 | |
| CN110499536B (zh) | 一种蓬松态纳米纤维的制备方法 | |
| CN107523891A (zh) | 一种碳纳米管定向增强的纳米pva纤维复合材料及其制备方法 | |
| CN113846418B (zh) | 一种兼具高比表面积与大孔径的柔性多孔SiO2纳米纤维膜的制备方法 | |
| CN108660521B (zh) | 定纺丝液曲率下控制电场分布的球形静电纺丝喷头及其使用 | |
| CN111139595B (zh) | 一种mtes/石墨烯复合纤维膜制备装置和方法 | |
| CN113046925B (zh) | 一种聚偏氟乙烯超细纳米纤维膜及其制备方法 | |
| CN102808286B (zh) | 一种环氧树脂纳米纤维毡及其制备方法 | |
| CN105420927A (zh) | 一种高效可调的混合液体分离纤维膜及其制备方法 | |
| Li et al. | Preparation and performance of hydrophobic and conductive silica composite fiber membrane | |
| CN108642574B (zh) | 一种批量化复合三维结构亚微米纤维膜的制备装置与方法 | |
| CN114749114B (zh) | 一种具有结构色的二氧化硅-碳纳米管微珠的制备方法 | |
| CN110158239A (zh) | 一种抗菌石墨烯纳米纤维膜的制备方法 | |
| CN111286866A (zh) | 一种多孔纳米纤维膜的制备方法 | |
| CN102242407A (zh) | 一种氧化硅/银纳米复合纤维的制备方法 | |
| Sakai et al. | Controlling the diameters of silica nanofibers obtained by sol–gel/electrospinning methods | |
| CN213507302U (zh) | 循环流体动力纺丝装置 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |