【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于静电纺丝，具体涉及一种静电纺丝系统和柔性al2(sio4)o连续纳米纤维膜的制备方法。
技术介绍
1、静电纺丝是一种利用聚合物溶液或熔体在强电场作用下形成喷射流进行纺丝加工的工艺。近年来，静电纺丝作为一种可制备超精细纤维的新型加工方法，引起了人们的广泛关注。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。这种方式可以生产出纳米级直径的聚合物细丝。静电纺丝以其制造装置简单、纺丝成本低廉、可纺物质种类繁多、工艺可控等优点，已成为有效制备纳米纤维材料的主要途径之一。
2、目前静电纺丝所制备出的纳米纤维有以下一种或者多种问题，制备纳米纤维时煅烧温度高，工艺过程消耗能量大且柔性不佳；或导热系数较高且耐高温的性能弱。同时，本申请所使用的材料经过实验发现现有静电纺丝装置不配合，常常出现静电纺丝喷嘴尖端凝结的问题，导致针头无法出丝，进而导致纺丝不能进行，降低了工作效率。
3、因此目前静电纺丝制备纳米纤维的技术仍有需要改进的地方，使其纳米纤维在具备良好柔性的前提下还能有很低的导热系数，即可以被制成轻薄、柔软、隔热且耐高温的材料。
技术实现思路
1、本申请的目的在于提供一种防止纺丝液堵塞针头的静电纺丝系统以及一种制备轻薄、柔软、耐热且耐高温的连续纳米纤维膜的方法。
2、本申请的实施例可以通过以下技术方案实现：
3、一种静电纺丝系统，包括静电纺丝机，包括温度调节装置，所述温度调节装置使静电纺丝机内部
4、湿度调节装置，所述湿度调节装置使静电纺丝机内部的湿度保持在20～30％；
5、针筒注射器及接收滚筒，所述针筒注射器喷出的纺丝由滚筒接收。
6、进一步，还包括冷却装置，所述冷却装置使得所述针筒注射器表面的温度保持在25±1℃。
7、进一步，所述冷却装置包括用以监测所述针筒注射器内纺丝液温度的温度传感器，所述温度传感器设置在所述针筒注射器靠近针头端的外壁；
8、所述冷却装置还包括套设于所述针筒注射器的外部的冷却单元，所述冷却单位用于将所述针筒注射器表面的温度保持在25±1℃。
9、一种使用前述设备制得静电纺丝系统的柔性al2(sio4)o连续纳米纤维膜制备方法，包括以下步骤：
10、步骤100，将超纯水与无水乙醇按一定比例混合后，依次加入聚乙烯吡咯烷酮(pvp)、九水合硝酸铝、正硅酸乙酯(teos)并搅拌一定时间，得到前驱体溶胶；
11、步骤200，将步骤100中得到的前驱体溶胶在静电纺丝系统中进行喷射纺丝，得到连续纳米纤维，所述连续纳米纤维交错地堆叠形成连续纳米纤维膜；
12、步骤300，对步骤200中得到的所述连续纳米纤维膜进行煅烧，得到所述的柔性al2(sio4)o连续纳米纤维膜。
13、进一步，步骤100中，所述超纯水与无水乙醇按2～3:1的质量比混合作为溶剂；
14、所述溶剂与聚乙烯吡咯烷酮(pvp)用磁力搅拌器搅拌至清澈透明得到聚合溶液，其中pvp的含量为10～12wt％。
15、进一步，在所述聚合溶液中加入九水合硝酸铝搅拌1.5～2.5个小时后，加入正硅酸乙酯(teos)用磁力搅拌下搅拌7.5～8.5个小时得到前驱体溶胶，其中al与si的摩尔比为2:1。
16、进一步，步骤200中使用所述针筒注射器进行喷射纺丝，针头使用型号为19g，针筒注射器容量为10ml，供液速度为1.5～2.0ml/h。
17、进一步，步骤200中通过所述温度调节装置和所述湿度调节装置使得所述静电纺丝机内部的温度为40℃～50℃，湿度为20％～30％；
18、通过冷却装置使所述针筒注射器内前驱体溶胶的温度始终保持在24～26℃。
19、进一步，步骤200还包括将所述连续纳米纤维膜在烘干箱中烘干1.5～2.5个小时。
20、进一步，步骤300具体包括以下步骤：
21、将所述连续纳米纤维膜放入马弗炉内，以1～3℃/min的升温速度升温到800℃～1000℃，保温1.5～2.5个小时后在马弗炉中冷却至低于100℃后取出。
22、通过本申请前述方法制得的一种柔性al2(sio4)o连续纳米纤维膜，所述柔性al2(sio4)o连续纳米纤维膜由多根al2(sio4)o单丝连续纳米纤维交错地堆叠形成。
23、进一步，所述al2(sio4)o连续纳米纤维的单丝纤维直径为300nm～600nm，直径均匀且表面光滑平整。
24、本申请的实施例提供的一种静电纺丝系统和柔性al2(sio4)o连续纳米纤维膜制备方法至少具有以下有益效果：
25、(1)通过设置冷却装置，能够防止出现纺丝液凝结堵塞针头的现象，快速且高效的进行纺丝工作，提高工作效率；
26、由于teos的存在，使得步骤100中得到的前驱体溶胶的粘度会随温度的升高而增加，温度升高至约40℃时，由于其过高的粘度会导致针头堵塞或出现凝胶现象，导致纺丝中断或单丝纤维不连续，不能满足制备al2(sio4)o连续纳米纤维膜的需求。但是，步骤200要求静电纺丝机内部的温度必须为40℃～50℃，因此，我们设置冷却装置，从而在不降低静电纺丝机内部温度的前提下降低步骤100所述的前驱体溶胶的温度。
27、(2)通过本申请提供的制备方法可以制备出在具备良好柔性的前提下还能有很低的导热系数和很好的高温热稳定性，即可以被制成轻薄、柔软、隔热且耐高温的材料。
28、将纤维的直径降低到纳米尺度，可以大幅增加其柔性，且在氧化铝纳米纤维中掺杂入硅元素，也会增加其柔性，因此本方法制备的al2(sio4)o连续纳米纤维膜具有良好的柔性。纳米纤维材料由于其独特的结构，会限制热对流并减少热传导，可以显著增加热阻，而al2(sio4)o本身具有低导热率和优异的热稳定性，因此结合结构特征和材料本身的特性，使得本方法制备出的al2(sio4)o连续纳米纤维膜在具备良好柔性的前提下还能有很低的导热系数和很好的高温热稳定性。
本文档来自技高网...【技术保护点】
1.一种静电纺丝系统，包括静电纺丝机，其特征在于：
2.根据权利要求1所述的一种静电纺丝系统，其特征在于：
3.根据权利要求2所述的静电纺丝系统，其特征在于：
4.一种使用所述权利要求1～3中任意一项静电纺丝系统的柔性Al2(SiO4)O连续纳米纤维膜制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
5.根据权利要求4所述的柔性Al2(SiO4)O连续纳米纤维膜的制备方法，其特征在于：
6.根据权利要求5所述的柔性Al2(SiO4)O连续纳米纤维膜的制备方法，其特征在于：
7.根据权利要求4所述的柔性Al2(SiO4)O连续纳米纤维膜的制备方法，其特征在于：
8.根据权利要求4所述的柔性Al2(SiO4)O连续纳米纤维膜的制备方法，其特征在于：
9.根据权利要求4所述的柔性Al2(SiO4)O连续纳米纤维膜的制备方法，其特征在于：
10.根据权利要求4所述的柔性Al2(SiO4)O连续纳米纤维膜的制备方法，其特征在于：
11.一种柔性Al2(SiO4)O连续纳米纤维膜，其特
12.根据权利要求11所述的柔性Al2(SiO4)O连续纳米纤维膜，其特征在于：
...【技术特征摘要】
1.一种静电纺丝系统，包括静电纺丝机，其特征在于：
2.根据权利要求1所述的一种静电纺丝系统，其特征在于：
3.根据权利要求2所述的静电纺丝系统，其特征在于：
4.一种使用所述权利要求1～3中任意一项静电纺丝系统的柔性al2(sio4)o连续纳米纤维膜制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
5.根据权利要求4所述的柔性al2(sio4)o连续纳米纤维膜的制备方法，其特征在于：
6.根据权利要求5所述的柔性al2(sio4)o连续纳米纤维膜的制备方法，其特征在于：
7.根据权...
【专利技术属性】
技术研发人员：王剑锋，赵元凯，刘芬，李育涵，
申请(专利权)人：哈尔滨工业大学威海，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。