[19]
中华人民共和国国家知识产权局
[12]发明专利申请公布说明书
[11]公开号CN 101586257A [43]公开日2009年11月25日
[21]申请号200810111815.1[22]申请日2008.05.19
[21]申请号200810111815.1
[71]申请人北京化工大学
地址100029北京市朝阳区北三环东路15号
[72]发明人刘杰 周佩讯 梁节英 马兆昆 [74]专利代理机构北京思海天达知识产权代理有限公司代理人何清清
[51]Int.CI.D01D 5/00 (2006.01)D01D 10/00 (2006.01)D01D 10/06 (2006.01)
D01D 13/00 (2006.01)
权利要求书 1 页 说明书 8 页 附图 1 页
[54]发明名称塑料保鲜盒
[57]摘要
本发明涉及一种控制纤维粘连的静电纺丝方法
及装置，在包括有电极喷丝头和收集器的电纺丝装固液分离装置
置，对在收集器上初始形成的纤维喷雾上油剂，对
上油后离开收集器的纤维干燥，使喷雾流量、干燥
速度及温度匹配，从而有效地控制静电纺丝过程中
智能化控制系统纤维粘连，保证了纤维在后续处理过程中保持彼此
分开或控制粘连状态。本发明的方法还可以用于对
电纺丝纤维的表面功能改性，制备功能性电纺丝纤
维，操作简便、易行。
ups检测200810111815.1权 利 要 求 书第1/1页 1.一种控制纤维粘连的静电纺丝方法，将配置的聚合物纺丝溶液，通过喷丝头喷出，由收集器接受形成纤维，其特征在于，在静电纺丝过程中，收集器接收的纤维首先经过设置在收集器始端的油剂喷雾器，把纺丝用油剂溶液喷雾涂于收集固化的初始纤维上，然后通过设置在收集器末端的干燥器，对上油后的纤维干燥，所述的油剂溶液中，油剂的质量浓度不高于4％-5％，喷雾流量不大于100ml/min，控制收集器表面与喷雾器的相对线速度在3～15m/s，干燥器对收集器表面温度控制在20℃-100℃。
2、根据权利要求1方法，其特征在于，所述的纺丝用油剂溶液是以硅油、磺化油做油剂，以酒精或丙酮为溶剂配置的油剂性油剂溶液，其中油剂质量浓度为0.3％～1％。
3、根据权利要求1方法，其特征在于，所述的纺丝油剂溶液是以硅油乳液、磺化油乳液、聚乙烯乳液或氟化物乳液做油剂，以水为溶剂配置的水溶性油剂溶液，其质量浓度不高于1.0％。
4、根据权利要求1方法，其特征在于，所述的纺丝油剂溶液中含有抗菌剂、药剂、平滑柔软剂或抗静电剂功能改性剂。
止吠项圈5、一种控制纤维粘连的静电纺丝装置，包括有电极喷丝头和收集器，其特征在于，相对于收集器表面装有油剂喷雾器及干燥装置，其中喷雾器设置在收集器始端，对在收集器上初始形成的纤维喷雾上油剂，且喷嘴距收集器表面相对距离8-20cm，干燥器位于收集器末端，对上油后离开收集器的纤维干燥，喷丝头、喷雾器、干燥器之间的间隔距离不小于10cm，干燥器与收集器的距离不小于10-20cm。
6、根据权利要求5的装置，其特征在于，所述的收集器为旋转鼓形、履带式、移动平板式接地电纺丝收集器。
200810111815.1说 明 书第1/8页
控制纤维粘连的静电纺丝方法及装置
技术领域
本发明涉及静电纺丝的方法及装置，具体涉及一种控制纤维粘连的静电纺丝方法及装置。
背景技术
静电纺丝是目前获得纳米级或亚微米级纤维最有效的纺丝方法，所得的纳米纤维的直径一般在几十纳米～微米之间，无纺毡的孔尺寸从几微米～几百微米之间，具有超高的比表面积和大的孔隙率，纤维分子链的取向和晶格的重排会表现出更优异的力学性能，通过后续的预氧化和碳化加工制备纳米或亚微米级炭纤维，是制备高性能复合材料的重要增强材料。静电纺丝工艺和装置完全不同于传统的纺丝过程，它是利用高压正电极喷丝器喷出的纺丝溶液细流，由负电极收集器接受固定、干燥形成纤维，由于静电纺丝纤维非常细，纤维之间容易粘连，大多情况下得到的是有许多交联点的毛毡。即使在纺丝过程没有粘连的纤维，在后续处理过程中也有可能发生反应而粘连。通常静电纺丝过程中利用溶剂的挥发来控制纤维之间的粘连，但由于静电纺丝需要大量的溶剂，很难有效控制，所以目前控制静电纺丝纤维粘连的研究报道较少。而在传统的纤维纺丝中，为防止纺出的纤维粘连，往往使纺出的纤维(或纤维束)先通过浸油槽对纤维上油剂(上油)，然后由收丝辊卷绕收集，但是由于静电纺丝工艺和装置完全不同于传统的纺丝过程，它的收集器速度非常快，传统的浸渍上油剂方法会被高速旋转的收集器溅飞，且电纺纤维丝非常细，纤维不仅容易断裂，浸渍过多的溶剂也不易挥发，所以通过传统的浸渍上油剂方法在电纺丝过程上油比较困难。中国专利申请号200410025622.6报道在静电纺丝过程中引入凝固浴，即在喷丝装置下方设置带电极凝固浴，喷丝器喷出的溶液细流由凝固浴装置接
收，由凝固剂凝固成纤维，该装置的应用可以在一定程度上防止纤维的粘连，但是实施相对复杂，需
谢宇风
要改变传统电纺丝收集装置，且凝固工艺与喷丝工艺的配合控制较难，需增加配置凝固液等工艺，提高了纺丝成本，而且最终纺出的纤维没有油剂保护，在后续加工过程中难免发生进一步粘连。
发明内容
本发明提出一种控制纤维粘连的静电纺丝方法及装置，该方法可以在静电纺丝过程中对纤维均匀上油剂，从而避免了静电纺丝过程及后续工艺中纤维粘连，还可以对纤维表面进行改性，该装置不需要改变现有的静电纺丝喷丝及收集装置，且上油过程不会飞溅，操作简单、易控，成本低。
本发明提出的控制纤维粘连的静电纺丝方法：在静电纺丝过程中，将配置的聚合物纺丝溶液，通过喷丝头喷出，由收集器接受形成纤维，将接收在收集器的纤维首先经过设置在收集器始端的油剂喷雾器，把预先配置的纺丝油剂溶液喷雾涂于收集固化的纤维上，然后通过设置在收集器末端的干燥器对上油后的纤维干燥，干燥温度控制在20℃-100℃，使油剂溶液中的溶剂挥发，所述的油剂溶液油剂的质量浓度不高于4％-5％，喷雾流量不大于100ml/min，控制收集器表面与喷雾器的相对线速度在3～15m/s。
上述的油剂溶液，可以采用通常纺丝用的油溶性油剂或水溶性油剂配制的溶液，其中油溶性油剂是硅油、磺化油，以酒精或丙酮为溶剂配置成油溶性油剂溶液，油剂质量浓度优选为0.3％～1％；所述的水溶性油剂是以硅油乳液、磺化油乳液、聚乙烯乳液或氟化物乳液，以水为溶剂配置成水溶性油剂溶
液，油剂质量浓度优选不高于1.0％。
上述的油剂溶液中，还可以含有对纤维表面的功能改性剂，如抗菌剂、药剂、平滑柔软剂或抗静电剂。
本发明的干燥过程，收集器表面的温度优选控制在20℃-80℃，同时最好保持纺丝过程中纤维通过的环境温度不低于25℃-80℃。收集器的线速度要与干燥速度匹配，干燥速度与喷雾流量及干燥温度关联，根据收集器线速度控制喷雾流量及干燥温度。
本发明提出的控制静电纺丝纤维粘连的装置是：在包括有电极喷丝头、收集器的静电纺丝装置上，相对于收集器表面装有油剂喷雾器及干燥装置，其中喷雾器位于收集器始端，对在收集器上初始形成的纤维喷雾上油剂，且喷嘴距收集器表面相对距离8-20cm，干燥器位于收集器末端，对上油后离开收集器的纤维干燥，喷丝头、喷雾器、干燥器之间的间隔距离不小于10cm，干燥器与收集器的距离不小于10-20cm。
上述装置中，喷嘴距收集器表面相对距离要保持在8-20cm之间，距离过短容易引起放电，如果距离过长则会使油剂飘散到收集器以外，浪费油剂而又起不到好的效果。
上述装置中，喷丝头、喷雾器、干燥器之间的间隔距离不小于10cm，干燥器与收集器的距离不小于10-20cm，使喷雾上油后的纤维中的溶剂挥发，纤维表面充分干燥。
本发明的装置中，所述的收集器为公知的接地电纺丝收集器，包括旋转鼓形、履带式、移动平板式等。
本发明的装置中，所用的干燥器为各种电热器，优选采用红外干燥器。 本发明的效果：本发明提出了与静电纺丝过程中相适应的喷雾、干燥上油剂的方法和装置，并且使收集器线速度与喷雾流量、干燥温度等参数匹配，从而有效地控制静电纺丝过程中纤维粘连，而且保证了纤维在后续处理过程中保持彼此分开或控制粘连状态。这种方法还可以用于直接改进电纺丝纤维的表面
