一种基于发泡的熔体电纺纤维制造技术

本发明专利技术涉及一种基于发泡的熔体电纺纤维，属于静电纺丝领域。该熔体电纺纤维的制备工艺主要包括：先在聚合物中溶入超临界气体形成过饱和状态，后经发泡为微孔聚合物；然后将经过发泡后的微孔聚合物经过纺丝装置制备得到熔体电纺纤维。本发明专利技术将聚合物和超临界状态下的惰性气体混合后，能够降低聚合物的黏度，从而降低制备得到的纤维的直径。而在纺丝过程中，气体容易溢出，从而还能够提高纤维表面的粗糙度和纤维的孔隙率。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种静电纺丝纤维，尤其涉及一种基于发泡的熔体电纺纤维，属于静电纺丝领域。
技术介绍
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，纤维细丝的直径可以达到纳米级。静电纺丝技术作为获得纳米纤维材料的最主要的方法之一，凭借较高的孔隙率和比表面积，在过滤材料、吸油等方面有很大的应用前景。特别是熔体静电纺丝因其环境友好、无需溶剂等优点更是受到广泛的关注，但是纤维直径过粗、孔隙率不够高制约其进一步的发展。
技术实现思路
本专利技术的目的是针对现有技术中存在的上述问题，提出了一种能降低纤维的直径、制备出高孔隙率的纤维膜的基于发泡的熔体电纺纤维。本专利技术的目的可通过下列技术方案来实现:一种基于发泡的熔体电纺纤维，该熔体电纺纤维的制备工艺主要包括以下步骤:S1、在聚合物中溶入超临界气体形成过饱和状态，后经发泡为微孔聚合物；S2、将上述经过发泡后的微孔聚合物经过纺丝装置制备得到熔体电纺纤维。本专利技术先在聚合物中溶入超临界气体形成过饱和状态，后经发泡得到微孔聚合物，降低了聚合物的黏度，从而可以降低制备得到的纤维的直径，提高纤维表面的粗糙度和纤维的孔隙率。在上述的一种基于发泡的熔体电纺纤维中，步骤SI中微孔聚合物通过间歇成型法或连续挤出成型法中的一种成型得到。在上述的一种基于发泡的熔体电纺纤维中，间歇成型法在间歇成型装置中进行，歇成型装置包括用于浸置聚合物的密封容器、连通密封容器的超临界气体发生器I和设置有温控装置I的发泡装置。在上述的一种基于发泡的熔体电纺纤维中，应用间歇成型装置的间歇成型法的具体工艺为:将聚合物浸置密封容器中溶入超临界气体发生器I输送到密封容器中的超临界气体形成过饱和状态，然后将过饱和状态的聚合物经发泡装置发泡后得到微孔聚合物。在上述的一种基于发泡的熔体电纺纤维中，过饱和状态的聚合物在发泡装置中的发泡方式为采用热甘油浴加热、水浴加热或烘箱加热中的一种进行加热发泡。在上述的一种基于发泡的熔体电纺纤维中，连续挤出成型法在挤出装置中进行，挤出装置包括设置有料筒II的挤出机、超临界气体发生器和静态混合器，静态混合器设置在挤出机的一端与料筒II连通，超临界气体发生器连通至料筒II。本专利技术连续挤出成型法在挤出装置中进行，将挤出装置和熔体静电纺丝装置结合，挤出装置可以连续、稳定的给熔体静电纺丝装置供料，制备出均匀性较好的纳米纤维，提高纺丝效率，可以大批量制备纳米纤维。在上述的一种基于发泡的熔体电纺纤维中，应用挤出装置的连续挤出成型法的具体工艺为:将聚合物加入料筒II中溶入超临界气体发生器输送到料筒II中的超临界气体形成过饱和状态，然后将过饱和状态的聚合物输送到静态混合器中经发泡得到微孔聚合物。本专利技术挤出装置通过控制温控装置控制料筒II中的温度将不同的聚合物加热至熔融状态，然后与超临界气体发生器II输送的超临界气体混合均匀后通过螺杆输送到静态混合器中，在静态混合器中熔融聚合物和超临界气体形成发泡后的微孔聚合物，从而能够降低聚合物的黏度，最终可以降低纤维的直径。而且，在纺丝过程中，由于气体容易溢出，从而还可以提高纤维表面的粗糙度和纤维的孔隙率。此外，本专利技术挤出装置中与超临界气体发生器II连接的气阀和压力传感器能够控制超临界气体发生器输送超临界气体的流量和压力，保证超临界气体与熔融聚合物在料筒中充分、均匀地混合。在上述的一种基于发泡的熔体电纺纤维中，步骤S2中纺丝装置为熔体静电纺丝装置，熔体静电纺丝装置包括料筒I和喷嘴，喷嘴设置在料筒I的下端，喷嘴中还设有毛细管且毛细管的出口端延伸到喷嘴外。在上述的一种基于发泡的熔体电纺纤维中，熔体静电纺丝装置还包括接收装置和高压发生器，接收装置位于毛细管正下方，高压发生器连接在接收装置上用于在接收装置与毛细管之间形成电场。在上述的一种基于发泡的熔体电纺纤维中，应用熔体静电纺丝装置制备熔体电纺纤维的具体工艺为:将步骤SI中经过发泡后的微孔聚合物输送至料筒I中，然后经过喷嘴，在高压发生器产生的电场作用下，在毛细管下端经过电场拉伸，最后沉积在接收装置上得到纤维。在上述的一种基于发泡的熔体电纺纤维中，聚合物为聚丙烯、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、丙烯酸类塑料、聚烯烃共聚物、聚砜、聚苯醚中的一种。在上述的一种基于发泡的熔体电纺纤维中，超临界气体为超临界惰性气体。在上述的一种基于发泡的熔体电纺纤维中，超临界惰性气体为超临界CO2和超临界N2中的一种。与现有技术相比，本专利技术具有以下优点:1.本专利技术将聚合物和超临界状态下的惰性气体混合后，能够降低聚合物的黏度，从而降低制备得到的纤维的直径。2.本专利技术经过发泡后的微孔聚合物在纺丝过程中，气体容易溢出，从而能够提高纤维表面的粗糙度和纤维的孔隙率。3.本专利技术将挤出装置和熔体静电纺丝装置结合，挤出装置可以连续、稳定的给熔体静电纺丝装置供料，制备出均匀性较好的纳米纤维，提高纺丝效率，可以大批量制备纳米纤维。4.本专利技术通过将接收装置连接高压发生器，使接收装置与毛细管之间形成稳定电场，有利于制备直径均匀的纳米纤维。【附图说明】图1是本专利技术的熔体电纺装置的结构示意图；图2是本专利技术的间歇成型装置示意图；图3是本专利技术挤出装置的结构示意图。图中:1.柱塞，2.料筒I，3.控温装置，4.喷嘴，5.毛细管，6.接收装置，7.高压发生器，8.密封容器，9.聚合物，10.发泡装置，11.动力装置，12.联轴器，13.料筒II，14.料斗，15.螺杆，16.温控装置II，17.压力传感器，18.气阀，19.超临界气体发生器II，20.静态混合器，21.机头，22.超临界气体发生器I，23.温控装置I。【具体实施方式】以下是本专利技术的具体实施例，并结合【附图说明】对本专利技术的技术方案作进一步的描述，但本专利技术并不限于这些实施例。如图1所示，本专利技术熔体静电纺丝装置包括料筒I 2和喷嘴4，喷嘴4设置在料筒I 2的下端，喷嘴4中还设有毛细管5且毛细管5的出口端延伸到喷嘴4外。进一步地，本专利技术熔体静电纺丝装置还包括接收装置6和高压发生器7，接收装置6位于毛细管5正下方，高压发生器7连接在接收装置6上用于在接收装置6与毛细管5之间形成电场。进一步地，本专利技术熔体静电纺丝装置还包括控温装置3和柱塞I。柱塞I和料筒I 2滑动配合，毛细管5与料筒I 2中供柱塞I滑动配合的腔体连通。控温装置3安装在料筒I 2侧壁。进一步地，控温装置3为一个或多个组成的阵列。如图2所示，本专利技术间歇成型装置包括用于浸置聚合物9的密封容器8和连通密封容器8的超临界气体发生器22，还包括设置有温控装置23的发泡装置10。进一步地，温控装置23为一个或多个组成的阵列。如图3所示，本专利技术挤出装置包括料筒II 13、超临界气体发生器19和静态混合器20，静态混合器20设置在挤出装置的一端与料筒II 13连通，超临界气体发生器19连通至料筒II 13。进一步地，本专利技术挤出装置还包括动力装置11、联轴器12、料斗14、螺杆当前第1页1 2 本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于发泡的熔体电纺纤维，其特征在于，所述熔体电纺纤维的制备工艺主要包括以下步骤：S1、在聚合物中溶入超临界气体形成过饱和状态，后经发泡为微孔聚合物；S2、将上述经过发泡后的微孔聚合物经过纺丝装置制备得到熔体电纺纤维。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：杨卫民，陈明钟，陈承涛，秦柳，虞华春，
申请(专利权)人：宁波格林美孚新材料科技有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江;33