一种自扭曲螺旋、成捻结构微纳米纤维的制备方法技术

本发明专利技术公开了一种自扭曲螺旋、成捻结构微纳米纤维的制备方法，包括以下步骤：步骤1：取酸和去离子水混合后配置成浓度为88‑95％的酸溶剂；步骤2：将1.5‑2.5gPA6尼龙粉末放入上述酸溶剂中，在20‑35℃的温度之间水浴加热30‑180min使所述尼龙粉末充分溶解，形成浓度为15‑30％均匀稳定的尼龙纺丝溶液；步骤3：将上述尼龙纺丝溶液注入静电纺丝装置的注射单元中，接通所述静电纺丝装置的高压电源，即可在所述静电纺丝装置的接收单元上收集到具有自扭曲螺旋、成捻结构的微纳米纤维。本发明专利技术至少有以下优点：制备工艺简单、纤维结构螺旋成捻。

Method for preparing self twisted helix and twisting structure micro nano fiber

The invention discloses a preparation method of a self twist structure of micro nano fiber twisted spiral, which comprises the following steps: Step 1: take acid and deionized water after mixing configuration into concentration of acid solvent 88 95%; step 2: 1.5 2.5gPA6 nylon powder into the acid solvent, between 20 temperature of 35 DEG C water bath heating 30 180min the nylon powder is fully dissolved, the formation concentration of nylon 15 30% uniform and stable spinning solution; step 3: injection unit the nylon spinning solution into the electrostatic spinning device in high voltage power supply connected to the electrostatic spinning device, the receiving unit can be in the the electrospinning device has collected from micro nano fiber structure, spiral twist twist. The invention has the following advantages at least: the preparation process is simple; the fiber structure is twisted and twisted.

【技术实现步骤摘要】
一种自扭曲螺旋、成捻结构微纳米纤维的制备方法
本专利技术涉及静电纺丝
，尤其涉及一种自扭曲螺旋、成捻结构微纳米纤维的制备方法。
技术介绍
静电纺丝技术自上世纪发展至今已有近百年的历史，随着纳米技术的兴起，静电纺丝技术在近二十年得到了快速的发展，并逐渐实现了产业化。该技术因工艺简单、设备占地小、生产成本低廉，能够快速且大量生产直径在几十纳米到几微米之间的超细纤维材料，被广泛应用于纳米纤维的工业化生产。其生产的超细纤维具有直径小、比表面积大、纤维连续性好、形成的纳米纤维孔径小。孔隙率较高等优点，可以应用于能源、环境、电子、信息、国家安全以及医疗等领域。在静电纺丝过程中，纺丝溶液或溶体在高压静电场作用下带点并发生形变，在纺丝喷头的末端形成悬垂液滴(泰勒锥)。在液滴表面的电荷斥力超过其表面张力时，微小的液体流就会从液滴的表面告诉喷射出来形成射流，在电场的作用下，射流被开始拉伸。随着溶剂的挥发和固体物质的固化，最终形成超细纤维，沉降在接收板上。相对普通直线型纳米纤维，具有扭曲螺旋结构的微纳米纤维有着良好的柔韧性、弹性、高蓬松性、高孔隙率，在很多领域有着广泛的应用前景。目前现有的技术中陆续公开了扭曲螺旋纤维的电纺制备，比如单根纤维的螺旋大多数利用纺丝材料某些性能的不均匀分布来制备，利用两种不同断裂伸长率的高聚物共混纺丝，这些方法应用范围往往受材料性能和成分限制。目前较为广泛的是采用并列型双组份静电纺丝装置，该装置的缺点是，必须具有两种固化时性能不同的纺丝液，需要能够将两种纺丝液平列输送至喷丝口的喷头和两套互相配合的溶液供给装置，纺丝装置较为复杂，不便于操作和维护，且无法制备单组分纤维。专利CN101586258A公开了“一种扭曲螺旋结构微纳米纤维的制备方法”，通过对喷丝针头的改进，在普通中空针头内嵌设金属针尖，用直径2-3㎝的金属圆片作为接受板，制备了含有无机化合物的聚乙烯吡咯烷酮(PVP)螺旋纤维。该专利技术方法制得的具有螺旋结构的限位限于以PVP为主体的纺丝液，且中空针头中嵌入金属针，容易造成纺丝针头堵塞。技术上有较大的局限性，该方法只适合内径较大的中空针头，而利用大内径针头纺制的纤维较粗，因而该装置不能纺制直径较细的纤维。其次，该方法只能实现单根纤维的螺旋结构，不能同时对多根纤维进行扭曲和加捻，纺制的纤维量效率低且结构上存在区别。目前的纺丝装置及方法，普遍存在工艺复杂、产量低、生产成本高、适用性差的缺点。。
技术实现思路
为解决上述技术问题，本专利技术目的在于提供一种自扭曲螺旋、成捻结构微纳米纤维的制备方法，以解决现有技术中的制备工艺复杂、纤维直径较粗、纤维结构性能差的问题。本专利技术的一种自扭曲螺旋、成捻结构微纳米纤维的制备方法，包括以下步骤：步骤1：取酸和去离子水混合后配置成浓度为88-95％的酸溶剂；步骤2：将1.5-2.5gPA6尼龙粉末放入上述酸溶剂中，在20-35℃的温度之间水浴加热30-180min使所述尼龙粉末充分溶解，形成浓度为15-30％均匀稳定的尼龙纺丝溶液；步骤3：将上述尼龙纺丝溶液注入静电纺丝装置的注射单元中，接通所述静电纺丝装置的高压电源，即可在所述静电纺丝装置的接收单元上收集到具有自扭曲螺旋、成捻结构的微纳米纤维。进一步地，所述酸溶剂为甲酸和/或乙酸。进一步地，所述酸溶剂为甲酸和乙酸的混合液，以质量为单位，所述甲酸和乙酸之比为8:1。进一步地，所述静电纺丝的喷射单元设置在所述注射单元的下部出口端，所述接收单元设置在所述喷射单元的正下方，所述高压电源分别与所述喷射单元和所述接收单元电连接，所述静电纺丝的金属针设置有多根，所述接收单元包括水平设置的第一接收板，多根所述金属针均布设置在所述第一接收板上表面。进一步地，所述接收单元还包括设置在所述第一接收板上方的第二接收板，所述第二接收板上设置有供多根所述金属针穿设的通孔。进一步地，所述金属针的高度沿竖直方向延伸且大于所述第二接收板的厚度。进一步地，所述第一接收板和所述第二接收板在竖直方向上的相对距离可调节。进一步地，所述金属针的高度在5-40㎜之间，相邻两所述金属针之间的间距在3-20㎜之间。进一步地，所述金属针的高度和所述第二接收板的厚度之差在1-35㎜之间。进一步地，多根所述金属针的底部连接在同一金属板上，所述金属板嵌设在所述第一接收板中并沿竖直方向的高度可调节。借由上述方案，本专利技术至少具有以下优点：1、纺丝溶液采用尼龙纺丝溶液，在纺丝的过程中，能够较好的得到具有螺旋成捻结构的微纳米纤维，同时能够保证较小的直径，微纳米纤维的整体结构性能更加优化；2、通过设置有金属针，利用金属针通电来改变电场的分布，从而增强射流在电场中摆动的不稳定性，利用射流在电场中螺旋摆动的不稳定性对纺丝过程中的纤维进行扭曲和加捻；3、通过设置有第二接收板，便于收集纺丝纤维，同时第二接收板与第一接收板在竖直方向上的相对距离可调节，间接调整金属针延伸出所述第二接收板上表面的距离，适应不同的纺丝要求；4、通过设置有金属板，金属针设置在金属板上，金属板与第一接收板在竖直方向上的相对距离可调节，进一步调整金属针延伸出所述第二接收板上表面的距离，适应不同的纺丝要求；5、本专利技术结构优化，工艺简单，成本较低，产量大。上述说明仅是本专利技术技术方案的概述，为了能够更清楚了解本专利技术的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本专利技术的较佳实施例并配合附图详细说明如后。附图说明图1是本专利技术静电纺丝装置的整体结构示意图；图2是本专利技术静电纺丝装置的部分结构示意图；图3是本专利技术实施例一制备的微纳米纤维在光学显微镜下的结构示意图；图4是本专利技术实施例二制备的微纳米纤维在光学显微镜下的结构示意图；图5是本专利技术实施例三制备的微纳米纤维在光学显微镜下的结构示意图。以上附图中：1、金属针；2、高压电源；3、第一接收板；4、第二接收板；5、金属板；6、纺丝喷头；7、注射器；8、推进电机；9、通孔。具体实施方式下面结合附图和实施例，对本专利技术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专利技术，但不用来限制本专利技术的范围。结合图1和图2所示，本专利技术公开的一种自扭曲旋转、成捻结构微纳米纤维的制备方法，需提供一静电纺丝装置。所述静电纺丝装置包括注射单元、喷射单元、金属针1、接收单元以及高压电源2。所述喷射单元设置在所述注射单元的下部出口端，所述接收单元设置在所述喷射单元的正下方且两者之间的竖直距离可调节，以改变电场强度，满足不同的纺丝要求，所述高压电源2分别与所述喷射单元和所述接收单元电连接。所述接收单元包括水平设置的第一接收板3和设置在所述第一接收板3上方的第二接收板4，所述第二接收板4上设置有供多根所述金属针1穿设的通孔9。所述第一接收板3和所述第二接收板4在竖直方向上的相对距离可调节，所述第一接收板3接地。通过设置有第二接收板4，便于收集纺丝纤维，同时第二接收板4与第一接收板3在竖直方向上的相对距离可调节，间接调整金属针1延伸出所述第二接收板4上表面的距离，适应不同的纺丝要求。所述金属针1设置有多根，多根所述金属针1的底部连接在同一金属板5上，所述金属板5嵌设在所述第一接收板3中并沿竖直方向的高度可调节，所述金属板5与所述第一接收板3电连接。通过设置有金属板5，金属针1设置在金属板5上，金属板5与第一接本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种自扭曲螺旋、成捻结构微纳米纤维的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1：取酸和去离子水混合后配置成浓度为88‑95％的酸溶剂；步骤2：将1.5‑2.5gPA6尼龙粉末放入上述酸溶剂中，在20‑35℃的温度之间水浴加热30‑180min使所述尼龙粉末充分溶解，形成浓度为15‑30％均匀稳定的尼龙纺丝溶液；步骤3：将上述尼龙纺丝溶液注入静电纺丝装置的注射单元中，接通所述静电纺丝装置的高压电源，即可在所述静电纺丝装置的接收单元上收集到具有自扭曲螺旋、成捻结构的微纳米纤维。

【技术特征摘要】
1.一种自扭曲螺旋、成捻结构微纳米纤维的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1：取酸和去离子水混合后配置成浓度为88-95％的酸溶剂；步骤2：将1.5-2.5gPA6尼龙粉末放入上述酸溶剂中，在20-35℃的温度之间水浴加热30-180min使所述尼龙粉末充分溶解，形成浓度为15-30％均匀稳定的尼龙纺丝溶液；步骤3：将上述尼龙纺丝溶液注入静电纺丝装置的注射单元中，接通所述静电纺丝装置的高压电源，即可在所述静电纺丝装置的接收单元上收集到具有自扭曲螺旋、成捻结构的微纳米纤维。2.根据权利要求1所述的一种自扭曲螺旋、成捻结构微纳米纤维的制备方法，其特征在于：所述酸溶剂为甲酸和/或乙酸。3.根据权利要求2所述的一种自扭曲螺旋、成捻结构微纳米纤维的制备方法，其特征在于：所述酸溶剂为甲酸和乙酸的混合液，以质量为单位，所述甲酸和乙酸之比为8:1。4.根据权利要求1所述的一种自扭曲螺旋、成捻结构微纳米纤维的制备方法，其特征在于：所述静电纺丝的喷射单元设置在所述注射单元的下部出口端，所述接收单元设置在所述喷射单元的正下方，所述高压电源分别与所述喷射单元和所述接收单元电连接，所述静电纺丝的金属针设置有多根，所述接收单元包...

【专利技术属性】
技术研发人员：曾林涛，
申请(专利权)人：曾林涛，
类型：发明
国别省市：江苏,32