一種基于發(fā)泡的熔體電紡纖維的制作方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及一種靜電紡絲纖維，尤其涉及一種基于發(fā)泡的熔體電紡纖維，屬于靜電紡絲領域。
【背景技術】
[0002]靜電紡絲是一種特殊的纖維制造工藝，聚合物溶液或熔體在強電場中進行噴射紡絲。在電場作用下，針頭處的液滴會由球形變?yōu)閳A錐形(即“泰勒錐”)，并從圓錐尖端延展得到纖維細絲，纖維細絲的直徑可以達到納米級。
[0003]靜電紡絲技術作為獲得納米纖維材料的最主要的方法之一，憑借較高的孔隙率和比表面積，在過濾材料、吸油等方面有很大的應用前景。特別是熔體靜電紡絲因其環(huán)境友好、無需溶劑等優(yōu)點更是受到廣泛的關注，但是纖維直徑過粗、孔隙率不夠高制約其進一步的發(fā)展。

【發(fā)明內容】

[0004]本發(fā)明的目的是針對現(xiàn)有技術中存在的上述問題，提出了一種能降低纖維的直徑、制備出高孔隙率的纖維膜的基于發(fā)泡的熔體電紡纖維。
[0005]本發(fā)明的目的可通過下列技術方案來實現(xiàn):一種基于發(fā)泡的熔體電紡纖維，該熔體電紡纖維的制備工藝主要包括以下步驟:
[0006]S1、在聚合物中溶入超臨界氣體形成過飽和狀態(tài)，后經發(fā)泡為微孔聚合物；
[0007]S2、將上述經過發(fā)泡后的微孔聚合物經過紡絲裝置制備得到熔體電紡纖維。
[0008]本發(fā)明先在聚合物中溶入超臨界氣體形成過飽和狀態(tài)，后經發(fā)泡得到微孔聚合物，降低了聚合物的黏度，從而可以降低制備得到的纖維的直徑，提高纖維表面的粗糙度和纖維的孔隙率。
[0009]在上述的一種基于發(fā)泡的熔體電紡纖維中，步驟SI中微孔聚合物通過間歇成型法或連續(xù)擠出成型法中的一種成型得到。
[0010]在上述的一種基于發(fā)泡的熔體電紡纖維中，間歇成型法在間歇成型裝置中進行，歇成型裝置包括用于浸置聚合物的密封容器、連通密封容器的超臨界氣體發(fā)生器I和設置有溫控裝置I的發(fā)泡裝置。
[0011]在上述的一種基于發(fā)泡的熔體電紡纖維中，應用間歇成型裝置的間歇成型法的具體工藝為:將聚合物浸置密封容器中溶入超臨界氣體發(fā)生器I輸送到密封容器中的超臨界氣體形成過飽和狀態(tài)，然后將過飽和狀態(tài)的聚合物經發(fā)泡裝置發(fā)泡后得到微孔聚合物。
[0012]在上述的一種基于發(fā)泡的熔體電紡纖維中，過飽和狀態(tài)的聚合物在發(fā)泡裝置中的發(fā)泡方式為采用熱甘油浴加熱、水浴加熱或烘箱加熱中的一種進行加熱發(fā)泡。
[0013]在上述的一種基于發(fā)泡的熔體電紡纖維中，連續(xù)擠出成型法在擠出裝置中進行，擠出裝置包括設置有料筒II的擠出機、超臨界氣體發(fā)生器和靜態(tài)混合器，靜態(tài)混合器設置在擠出機的一端與料筒II連通，超臨界氣體發(fā)生器連通至料筒II。
[0014]本發(fā)明連續(xù)擠出成型法在擠出裝置中進行，將擠出裝置和熔體靜電紡絲裝置結合，擠出裝置可以連續(xù)、穩(wěn)定的給熔體靜電紡絲裝置供料，制備出均勻性較好的納米纖維，提高紡絲效率，可以大批量制備納米纖維。
[0015]在上述的一種基于發(fā)泡的熔體電紡纖維中，應用擠出裝置的連續(xù)擠出成型法的具體工藝為:將聚合物加入料筒II中溶入超臨界氣體發(fā)生器輸送到料筒II中的超臨界氣體形成過飽和狀態(tài)，然后將過飽和狀態(tài)的聚合物輸送到靜態(tài)混合器中經發(fā)泡得到微孔聚合物。
[0016]本發(fā)明擠出裝置通過控制溫控裝置控制料筒II中的溫度將不同的聚合物加熱至熔融狀態(tài)，然后與超臨界氣體發(fā)生器II輸送的超臨界氣體混合均勻后通過螺桿輸送到靜態(tài)混合器中，在靜態(tài)混合器中熔融聚合物和超臨界氣體形成發(fā)泡后的微孔聚合物，從而能夠降低聚合物的黏度，最終可以降低纖維的直徑。而且，在紡絲過程中，由于氣體容易溢出，從而還可以提高纖維表面的粗糙度和纖維的孔隙率。
[0017]此外，本發(fā)明擠出裝置中與超臨界氣體發(fā)生器II連接的氣閥和壓力傳感器能夠控制超臨界氣體發(fā)生器輸送超臨界氣體的流量和壓力，保證超臨界氣體與熔融聚合物在料筒中充分、均勻地混合。
[0018]在上述的一種基于發(fā)泡的熔體電紡纖維中，步驟S2中紡絲裝置為熔體靜電紡絲裝置，熔體靜電紡絲裝置包括料筒I和噴嘴，噴嘴設置在料筒I的下端，噴嘴中還設有毛細管且毛細管的出口端延伸到噴嘴外。
[0019]在上述的一種基于發(fā)泡的熔體電紡纖維中，熔體靜電紡絲裝置還包括接收裝置和高壓發(fā)生器，接收裝置位于毛細管正下方，高壓發(fā)生器連接在接收裝置上用于在接收裝置與毛細管之間形成電場。
[0020]在上述的一種基于發(fā)泡的熔體電紡纖維中，應用熔體靜電紡絲裝置制備熔體電紡纖維的具體工藝為:將步驟SI中經過發(fā)泡后的微孔聚合物輸送至料筒I中，然后經過噴嘴，在高壓發(fā)生器產生的電場作用下，在毛細管下端經過電場拉伸，最后沉積在接收裝置上得到纖維。
[0021]在上述的一種基于發(fā)泡的熔體電紡纖維中，聚合物為聚丙烯、聚乙烯、聚乙烯醇、聚氯乙烯、聚苯乙烯、聚甲醛，聚碳酸醋，聚酰胺、丙烯酸類塑料、聚烯烴共聚物、聚砜、聚苯醚中的一種。
[0022]在上述的一種基于發(fā)泡的熔體電紡纖維中，超臨界氣體為超臨界惰性氣體。
[0023]在上述的一種基于發(fā)泡的熔體電紡纖維中，超臨界惰性氣體為超臨界CO2和超臨界N2中的一種。
[0024]與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)點:
[0025]1.本發(fā)明將聚合物和超臨界狀態(tài)下的惰性氣體混合后，能夠降低聚合物的黏度，從而降低制備得到的纖維的直徑。
[0026]2.本發(fā)明經過發(fā)泡后的微孔聚合物在紡絲過程中，氣體容易溢出，從而能夠提高纖維表面的粗糙度和纖維的孔隙率。
[0027]3.本發(fā)明將擠出裝置和熔體靜電紡絲裝置結合，擠出裝置可以連續(xù)、穩(wěn)定的給熔體靜電紡絲裝置供料，制備出均勻性較好的納米纖維，提高紡絲效率，可以大批量制備納米纖維。
[0028]4.本發(fā)明通過將接收裝置連接高壓發(fā)生器，使接收裝置與毛細管之間形成穩(wěn)定電場，有利于制備直徑均勻的納米纖維。
【附圖說明】
[0029]圖1是本發(fā)明的熔體電紡裝置的結構示意圖；
[0030]圖2是本發(fā)明的間歇成型裝置示意圖；
[0031]圖3是本發(fā)明擠出裝置的結構示意圖。
[0032]圖中:1.柱塞，2.料筒I，3.控溫裝置，4.噴嘴，5.毛細管，6.接收裝置，7.高壓發(fā)生器，8.密封容器，9.聚合物，10.發(fā)泡裝置，11.動力裝置，12.聯(lián)軸器，13.料筒II，14.料斗，15.螺桿，16.溫控裝置II，17.壓力傳感器，18.氣閥，19.超臨界氣體發(fā)生器II，20.靜態(tài)混合器，21.機頭，22.超臨界氣體發(fā)生器I，23.溫控裝置I。
【具體實施方式】
[0033]以下是本發(fā)明的具體實施例，并結合【附圖說明】對本發(fā)明的技術方案作進一步的描述，但本發(fā)明并不限于這些實施例。
[0034]如圖1所示，本發(fā)明熔體靜電紡絲裝置包括料筒I 2和噴嘴4，噴嘴4設置在料筒I 2的下端，噴嘴4中還設有毛細管5且毛細管5的出口端延伸到噴嘴4外。
[0035]進一步地，本發(fā)明熔體靜電紡絲裝置還包括接收裝置6和高壓發(fā)生器7，接收裝置6位于毛細管5正下方，高壓發(fā)生器7連接在接收裝置6上用于在接收裝置6與毛細管5之間形成電場。
[0036]進一步地，本發(fā)明熔體靜電紡絲裝置還包括控溫裝置3和柱塞I。柱塞I和料筒I 2滑動配合，毛細管5與料筒I 2中供柱塞I滑動配合的腔體連通。控溫裝置3安裝在料筒I 2側壁。
[0037]進一步地，控溫裝置3為一個或多個組成的陣列。
[0038]如圖2所示，本發(fā)明間歇成型裝置包括用于浸置聚合物9的密封容器8和連通密封容器8的超臨界氣體發(fā)生器22，還包括設置有溫控裝置23的發(fā)泡裝置10。
[0039]進一步地，溫控裝置23為一個或多個組成的陣列。
[0040]如圖3所示，本發(fā)明擠出裝置包括料筒II 13、超臨界氣體發(fā)生器19和靜態(tài)混合器20，靜態(tài)混合器20設置在擠出裝置的一端與料筒II 13連通，超臨界氣體發(fā)生器19連通至料筒II 13。
[0041]進一步地，本發(fā)明擠出裝置還包括動力裝置11、聯(lián)軸器12、料斗14、螺桿