三维曲折纳米纤维复合窗纱及其静电纺丝方法
【专利摘要】本发明涉及一种三维曲折纳米纤维复合窗纱及其静电纺丝方法，在静电纺丝过程中通过采用曲折模板接收技术、针头三维立体排布技术和梯度电场循环纺丝技术，获得具有粘连?蓬松层叠结构的三维曲折纳米纤维复合膜，即得本发明的三维曲折纳米纤维复合窗纱，克重为0.01?70g/m2，对粒径0.006?1μm的颗粒的过滤效率≥80％，阻力压降在25Pa以下，透光度为30?90％。本发明制备工艺简单，成本低廉，制备的复合过滤材料过滤效率高，阻力压降小，在个体防护领域和室内空气净化领域具有广阔应用前景。
【专利说明】
三维曲折纳米纤维复合窗纱及其静电纺丝方法
技术领域
[0001] 本发明属过滤材料制备技术领域，涉及一种三维曲折纳米纤维复合窗纱及其静电 纺丝方法，特别是涉及一种通过模板接收技术、针头三维立体排布技术和梯度电场循环纺 丝技术相结合的窗纱用三维曲折纳米纤维过滤材料及其静电纺丝方法。
【背景技术】
[0002] 近年来我国大部分地区持续出现的雾霾污染问题严重威胁着人们的身体健康，在 雾霾环境下开窗换气与室内洁净成为矛盾体，因此，开发防雾霾窗纱过滤材料成为解决这 一矛盾的有效途径。现有防雾霾窗纱过滤材料难以同时满足高效率、低压阻的过滤需求，无 法实现对雾霾的有效防护。静电纺纳米纤维由于具有纤维直径小、孔径小、孔隙率高、结构 可调性强等特点，其与基材结合制备的复合过滤材料具有高过滤效率、低空气阻力等优点， 因而使其成为制备高性能窗纱的理想材料，具有巨大的应用价值。公开的制备静电纺纳米 纤维窗纱过滤材料的技术有:一种防雾霾纳米窗纱制作方法(CN201410272399.9)，透光、透 气、静电排斥PM2.5空气过滤膜及制备方法（CN201510307864.2)，一种纳米纤维膜窗纱 (CN201520278851 .2)，一种纳米防雾霾纱窗（CN201520338542.X)，防雾霾纱窗 (CN20 1 52069650 1 . 8 )，一种新型尺寸可调节的自组装DIY抗菌防霾纱窗结构 (CN201520785799.X)，静电纺聚乳酸纳米纤维复合滤料的过滤性能研究（论文），醋酸纳米 纤维/PP纺粘非织造布空气过滤复合材料的制备与性能研究(论文），熔体静电纺PET复合过 滤材料的制备及性能研究(论文），熔喷/纺粘复合非织造布过滤材料的研究(论文），静电纺 纤维/非织造布复合过滤材料的结构性能与模拟(硕士论文)都是将静电纺纳米纤维直接喷 涂到接收基材上制备纳米纤维复合过滤材料，所制备的纳米纤维复合过滤材料普遍存在过 滤效率偏低、阻力压降大的问题，因此需开发新型高性能的窗纱用过滤材料。
【发明内容】
[0003] 本发明的目的是提供三维曲折纳米纤维复合窗纱及其静电纺丝方法，有效解决了 现有技术制备的过滤材料过滤效率偏低、阻力压降大的问题;特别是采用窗纱与三维曲折 纳米纤维膜的静电纺丝复合纺丝技术，提供了 一种静电纺三维曲折纳米纤维复合窗纱。
[0004] 本发明的三维曲折纳米纤维复合窗纱的静电纺丝方法，将聚合物纺丝溶液进行静 电纺丝，其特征是:采用三维曲折接收面;所述三维曲折接收面的每个起伏对应一组纺丝针 头，所述纺丝针头的针尖构成的轮廓与所述三维曲折接收面一致;每组纺丝针头至少包括 左、中和右三排，中排的纺丝针头正对所述三维曲折接收面的每个起伏的最高点，左排和右 排的纺丝针头分别对应所述三维曲折接收面的起伏的中间位置，左排的纺丝针头垂直于所 述三维曲折接收面的起伏的左侧平面或者平行于所述三维曲折接收面的起伏的左侧的曲 面的法线方向，右排的纺丝针头垂直于所述三维曲折接收面的起伏的右侧平面或者平行于 所述三维曲折接收面的起伏的右侧的曲面的中间位置的法线方向；
[0005] 所述三维曲折接收面为窗纱复合可去除型三维曲折形状模板的接收面;可去除型 三维曲折形状模板采用热熔材料；
[0006] 静电纺丝结束后加热熔融热熔材料获得三维曲折纳米纤维复合窗纱。
[0007] 作为优选的技术方案：
[0008] 如上所述的三维曲折纳米纤维复合窗纱的静电纺丝方法，所述静电纺丝的工艺 为：
[0009] 聚合物纺丝溶液的浓度为10_40wt% ;
[0010] 纺丝顺序根据纺丝针头按中、左、右或中、右、左循环轮流纺丝，循环数1-60;
[0011] 中排的纺丝针头纺丝参数：电压15-100kv，接收距离10-150cm，灌注速度0.1-1〇1111711，温度15-35°(：，湿度5-90%，纺丝时间5-30〇8 ;
[0012] 左排和右排的纺丝针头的纺丝参数均为：电压10-90kV，接收距离10-150cm，灌注 速度0.1-101111711，温度15-35°(：，湿度5-90%，纺丝时间5-3008;
[0013]且满足：中排的纺丝针头电压>左排或右排的纺丝针头电压；
[0014] 或者，更进一步地：
[0015] 按前述静电纺丝工艺纺出一层纳米纤维膜后，再按前述静电纺丝工艺路线并同幅 度降低10-15%的电压纺出一层蓬松纳米纤维膜，如此交替，纺制获得层叠结构的三维曲折 纳米纤维复合膜。
[0016] 如上所述的三维曲折纳米纤维复合窗纱的静电纺丝方法，窗纱的材质为尼龙、金 属或玻纤，纤维直径为1-50WI1，孔径尺寸为3-500μπι;可去除型三维曲折形状模板的三维曲 折形状的折高h = 5-40mm，折角α = 5-45°。
[0017]如上所述的三维曲折纳米纤维复合窗纱的静电纺丝方法，其特征在于，所述可去 除型三维曲折形状模板的接收面每一个曲折单元曲折方式为三角形、梯形或波浪形;三角 形折高h = 5-40mm，折宽w = h · cota，折角α = 5_45° ;梯形折高h = 5_40mm，折宽w = h · cota+ b，折距b为2-20mm，折角a = 5-45° ;波浪形折高h = 5-40mm，折宽w = 5-40mm，折角a = 5-45° ; 可去除型三维曲折形状模板的厚度为〇.l-l〇mm;所述热熔材料可为明胶或琼胶等，热熔材 料的去除方式可为在真空烘箱中加热，加热温度20-150°C，加热时间10_180min，或用热蒸 汽处理，蒸汽温度30-95 °C，处理时间10-180min。每一曲折单元为一组，纺丝单元中组数为 3-20，每一组上的针头以左、中、右三排为一行，每组行数1 -50。
[0018]如上所述的三维曲折纳米纤维复合窗纱的静电纺丝方法，所述聚合物纺丝溶液 中，聚合物为氟化乙丙烯共聚物、聚全氟乙丙烯、聚丙烯、可溶性聚四氟乙烯、聚偏氟乙烯、 聚乙烯醇缩丁醛、聚苯乙烯、聚酯、聚醋酸乙烯、尼龙6、聚乙烯醇、聚甲基丙烯酸甲酯、聚苯 胺、聚氧化乙烯、聚乙烯吡咯烷酮、聚丙烯腈、聚己内酯、聚对苯二甲酸乙二酯、聚四氟乙烯、 聚乙二醇、聚氨酯、聚砜、聚醚砜、聚偏氟乙烯-六氟丙烯、聚偏氟乙烯-四氟乙烯-全氟甲基 乙烯基醚或聚偏氟乙烯-三氟氯乙烯中的一种以上；
[0019]溶剂为甲酸、四氢呋喃、水、N，N_二甲基甲酰胺、N，N_二甲基乙酰胺、丙酮、氯仿、甲 酚、二甲基亚砜、甲醇、乙醇、丙醇、异丙醇、丁醇、异丁醇、甲苯、N-甲基吡咯烷酮、甲乙酮或 甲基乙基酮中的一种以上。
[0020]如上所述的三维曲折纳米纤维复合窗纱的静电纺丝方法，将聚合物纺丝溶液进行 静电纺丝所得的三维曲折纳米纤维膜，堆积密度为0.006-0. lg/cm3，折高h = 5-40mm，折角a = 5-45°，曲折形状为三角形、梯形或波浪形;纤维膜强度为0. l-10MPa，对粒径0.006-10μπι 颗粒的过滤效率为10-50%，阻力压降在15Pa以下。
[0021] 如上所述的三维曲折纳米纤维复合窗纱的静电纺丝方法，将聚合物纺丝溶液进行 静电纺丝所得的层叠结构的三维曲折纳米纤维复合膜，宏观上呈三维曲折状的纳米纤维 膜，在厚度方向上呈蓬松-粘结间隔排布，所述三维曲折状纳米纤维膜蓬松层堆积密度为 0.006-0.084g/cm 3，所述三维曲折状纳米纤维膜粘结层堆积密度为0.01-0. lg/cm3;纤维膜 折高h = 5-40mm，折角α = 5-45°，曲折形状为三角形、梯形或波浪形；纤维膜强度为5-1 OOMPa，对粒径0 · 006-1 Ομπι颗粒的过滤效率彡80 %，阻力压降在25Pa以下。
[0022] 本发明又提供了一种三维曲折纳米纤维复合窗纱，底层是普通窗纱，材质为尼龙、 金属或玻纤，纤维直径为1-50M1，孔径尺寸为3_500μπι;上层是在厚度方向上呈蓬松-粘结间 隔排布的曲折纳米纤维膜，其纳米纤维直径为〇. 008-5μηι，纳米纤维克重为0.01_70g/m2，纳 米纤维层的孔隙率多90% ;纳米纤维复合窗纱的透光度为30-90%，对粒径0.006-1μπι的颗 粒的过滤效率多80%，阻力压降在25Pa以下。
[0023] 本发明还可以将聚合物溶液和UV固化剂进行复合纺丝，复合方式可为聚合物溶 液/UV固化剂共混进行纺丝，或通过调整两者的灌注针头比例进行复合。在静电纺丝模块单 元中安装紫外灯照射接收基板，使UV固化剂喷出的纤维直接固化，产生纤维间的粘连结构， 增强纳米纤维层的结构稳定性，提高纳米纤维与窗纱基材的结合牢度。通过UV固化剂的原 位固化，可提高纳米纤维层的抗剥离性，大大延长纳米纤维窗纱过滤材料的使用寿命。 [0024] 有益效果：
[0025] 1.本发明提供的制备方法工艺简单，可适用于一系列广泛的聚合物基纳米纤维复 合过滤材料的制备。纳米纤维层的曲折结构可增加材料的过滤面积，提高过滤效率，同时降 低阻力压降，从而使纳米纤维窗纱复合过滤材料兼具过滤效率高、阻力压降低、透光性好的 性能特点。
[0026] 2.此外，本制备方法具有良好的纤维结构可控性，可通过控制针头的排布模式使 其与接收表面结构相适应，从而实现纳米纤维过滤材料结构的多样化。
[0027] 3.在利用纳米纤维层的宏观曲折形状降低阻力压降的基础上，通过调节纺丝距 离，改变电场大小，产生纳米纤维层的内部蓬松堆积结构，进一步降低阻力压降。同时，利用 纤维间的粘连结构，增强纳米纤维层的结构稳定性。
【具体实施方式】
[0028] 下面结合【具体实施方式】，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发 明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术 人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限 定的范围。
[0029] 实施例1
[0030] 一种三维曲折纳米纤维复合窗纱的静电纺丝法，具体纺丝工艺如下：
[0031] 1)将氟化乙丙烯共聚物溶于甲酸中，形成浓度为25wt%的纺丝溶液；
[0032] 2)选用接收面为窗纱复合可去除型三维曲折形状模板的接收面;可去除型三维曲 折形状模板采用热熔材料，热熔材料为明胶，厚度为0.1mm;窗纱的材质为尼龙，窗纱中纤维 直径为50μπι，孔径尺寸为500μπι，可去除型三维曲折形状模板的每一个曲折单元曲折方式为 三角形，三角形折高h = 5mm，折宽w = 57mm，折角α = 5°，每一曲折单元为一组，纺丝单元中组 数为3,每一组上的针头以左、中、右三排为一行，每组行数1;
[0033] 3)打开控制中间方位针头出液的灌注开关，聚合物溶液通过电场的拉伸-溶剂挥 发形成纳米纤维静电喷雾到三维曲折接收面上，纺丝工艺参数为：电压15kV，接收距离为 150cm，灌注速度0. lmL/h，温度15°C，湿度5 %，纺丝时间5s;然后关闭中间灌注开关，调节工 艺参数为：电压10kV，接收距离为150cm，灌注速度0.1mL/h，温度15°C，湿度5%，纺丝时间 5s，打开控制左侧方位针头出液的灌注开关，调整针头上的导电金属丝，使射流喷出方向垂 直于左曲折平面;保持工艺参数不变，关闭左侧灌注开关，打开控制右侧方位针头出液的灌 注开关，调整针头上的导电金属丝，使射流喷出方向垂直于右曲折平面；
[0034] 4)循环步骤3)1次，取下三维曲折纳米纤维膜在真空烘箱20°C加热180min熔融明 胶模板；
[0035]测试表明，制得的静电纺三维曲折纳米纤维复合窗纱，底层是普通窗纱，上层是曲 折纳米纤维膜，其纳米纤维直径为1.02μπι，纳米纤维克重为0.99g/m2，纳米纤维层的孔隙率 为90%，纳米纤维复合窗纱的透光度为80%，对粒径0.006μπι的颗粒的过滤效率为82%，阻 力压降为l〇Pa。
[0036] 实施例2
[0037] 一种三维曲折纳米纤维复合窗纱的静电纺丝法，具体纺丝工艺如下：
[0038] 1)将聚全氟乙丙烯溶于四氢呋喃中，形成浓度为20wt%的纺丝溶液；
[0039] 2)选用接收面为窗纱复合可去除型三维曲折形状模板的接收面;可去除型三维曲 折形状模板采用热熔材料，热熔材料为琼胶，厚度为〇. 5mm;窗纱的材质为玻纤，窗纱中纤维 直径为50μπι，孔径尺寸为490μπι，可去除型三维曲折形状模板的每一个曲折单元曲折方式为 三角形，三角形折高h = 40mm，折宽w为40mm，折角α = 45°，每一曲折单元为一组，纺丝单元中 组数为5,每一组上的针头以左、中、右三排为一行，每组行数5;
[0040] 3)打开控制中间方位针头出液的灌注开关，聚合物溶液通过电场的拉伸-溶剂挥 发形成纳米纤维静电喷雾到三维曲折接收面上，纺丝工艺参数为：电压30kV，接收距离为 80cm，灌注速度2mL/h，温度20°C，湿度15%，纺丝时间20s;然后关闭中间灌注开关，调节工 艺参数为：电压20kV，接收距离为80cm，灌注速度2mL/h，温度20°C，湿度15 %，纺丝时间20s， 打开控制左侧方位针头出液的灌注开关，调整针头上的导电金属丝，使射流喷出方向垂直 于左曲折平面;保持工艺参数不变，关闭左侧灌注开关，打开控制右侧方位针头出液的灌注 开关，调整针头上的导电金属丝，使射流喷出方向垂直于右曲折平面；
[0041 ] 4)循环步骤3)15次，取下三维曲折纳米纤维膜在真空烘箱50°C加热150min熔融琼 胶模板；
[0042]测试表明，制得的静电纺三维曲折纳米纤维复合窗纱，底层是普通窗纱，上层是曲 折纳米纤维膜，其纳米纤维直径为4.423μπι，纳米纤维克重为17g/m2，纳米纤维层的孔隙率 为90%，纳米纤维复合窗纱的透光度为85%，对粒径Ο.ΟΙμπι的颗粒的过滤效率为80%，阻力 压降为l〇Pa。
[0043] 实施例3
[0044] -种三维曲折纳米纤维复合窗纱的静电纺丝法，具体纺丝工艺如下：
[0045] 1)将质量比为1:1的氟化乙丙烯共聚物与聚全氟乙丙烯的混合物溶于N，N_二甲基 甲酰胺中，形成浓度为20wt %的纺丝溶液；
[0046] 2)选用接收面为窗纱复合可去除型三维曲折形状模板的接收面;可去除型三维曲 折形状模板采用热熔材料，热熔材料为明胶，厚度为〇.8mm;窗纱的材质为尼龙，窗纱中纤维 直径为48μπι，孔径尺寸为280μπι，可去除型三维曲折形状模板的每一个曲折单元曲折方式为 梯形，梯形折高h = 5mm，折宽w为59mm，折距b为2mm，折角α = 5°，每一曲折单元为一组，纺丝 单元中组数为10,每一组上的针头以左、中、右三排为一行，每组行数15;
[0047] 3)打开控制中间方位针头出液的灌注开关，聚合物溶液通过电场的拉伸-溶剂挥 发形成纳米纤维静电喷雾到三维曲折接收面上，纺丝工艺参数为：电压50kV，接收距离为 67cm，灌注速度5mL/h，温度25°C，湿度45%，纺丝时间100s;然后关闭中间灌注开关，调节工 艺参数为：电压45kV，接收距离为67cm，灌注速度5mL/h，温度25°C，湿度45%，纺丝时间 100 s，打开控制左侧方位针头出液的灌注开关，调整针头上的导电金属丝，使射流喷出方向 垂直于左曲折平面;保持工艺参数不变，关闭左侧灌注开关，打开控制右侧方位针头出液的 灌注开关，调整针头上的导电金属丝，使射流喷出方向垂直于右曲折平面；
[0048] 4)循环步骤3)25次，取下三维曲折纳米纤维膜在真空烘箱60°C加热130min熔融明 胶模板；
[0049]测试表明，制得的静电纺三维曲折纳米纤维复合窗纱，底层是普通窗纱，上层是曲 折纳米纤维膜，其纳米纤维直径为〇. 008μπι，纳米纤维克重为0.0 lg/m2，纳米纤维层的孔隙 率为93%，纳米纤维复合窗纱的透光度为80%，对粒径0.02μπι的颗粒的过滤效率为82%，阻 力压降为l〇Pa。
[0050] 实施例4
[0051] 一种三维曲折纳米纤维复合窗纱的静电纺丝法，具体纺丝工艺如下：
[0052] 1)将聚氨酯溶于N，N_二甲基乙酰胺中，形成浓度为22wt%的纺丝溶液；
[0053] 2)选用接收面为窗纱复合可去除型三维曲折形状模板的接收面;可去除型三维曲 折形状模板采用热熔材料，热熔材料为琼胶，厚度为1.2_;窗纱的材质为金属，窗纱中纤维 直径为46μπι，孔径尺寸为470μπι，可去除型三维曲折形状模板的每一个曲折单元曲折方式为 梯形，梯形折高h = 40mm，折宽w为60mm，折距b为20mm，折角α = 45°，每一曲折单元为一组，纺 丝单元中组数为15,每一组上的针头以左、中、右三排为一行，每组行数30;
[0054] 3)打开控制中间方位针头出液的灌注开关，聚合物溶液通过电场的拉伸-溶剂挥 发形成纳米纤维静电喷雾到三维曲折接收面上，纺丝工艺参数为：电压65kV，接收距离为 10cm，灌注速度6mL/h，温度20°C，湿度60%，纺丝时间150s;然后关闭中间灌注开关，调节工 艺参数为：电压55kV，接收距离为10cm，灌注速度6mL/h，温度20°C，湿度60%，纺丝时间 150 s，打开控制右侧方位针头出液的灌注开关，调整针头上的导电金属丝，使射流喷出方向 垂直于右曲折平面;保持工艺参数不变，关闭右侧灌注开关，打开控制左侧方位针头出液的 灌注开关，调整针头上的导电金属丝，使射流喷出方向垂直于左曲折平面；
[0055] 4)循环步骤3 )40次，取下三维曲折纳米纤维膜在80 °C蒸汽中处理120min熔融琼胶 模板；
[0056]测试表明，制得的静电纺三维曲折纳米纤维复合窗纱，底层是普通窗纱，上层是曲 折纳米纤维膜，其纳米纤维直径为1.012μπι，纳米纤维克重为14g/m2,纳米纤维层的孔隙率 为91 %，纳米纤维复合窗纱的透光度为36%，对粒径0.3μπι的颗粒的过滤效率为83%，阻力 压降为14.5Pa。
[0057] 实施例5
[0058] 一种三维曲折纳米纤维复合窗纱的静电纺丝法，具体纺丝工艺如下：
[0059] 1)将可溶性聚四氟乙烯溶于水中，形成浓度为25wt%的纺丝溶液；
[0060] 2)选用接收面为窗纱复合可去除型三维曲折形状模板的接收面;可去除型三维曲 折形状模板采用热熔材料，热熔材料为明胶，厚度为〇.6mm;窗纱的材质为尼龙，窗纱中纤维 直径为44μπι，孔径尺寸为300μπι，可去除型三维曲折形状模板的每一个曲折单元曲折方式为 波浪形，波浪形折高h = 5mm，折宽w = 5mm，折角α = 5°，每一曲折单元为一组，纺丝单元中组 数为18,每一组上的针头以左、中、右三排为一行，每组行数40;
[0061] 3)打开控制中间方位针头出液的灌注开关，聚合物溶液通过电场的拉伸-溶剂挥 发形成纳米纤维静电喷雾到三维曲折接收面上，纺丝工艺参数为：电压90kV，接收距离为 23cm，灌注速度8mL/h，温度30°C，湿度80%，纺丝时间250s;然后关闭中间灌注开关，调节工 艺参数为：电压80kV，接收距离为23cm，灌注速度8mL/h，温度30°C，湿度80%，纺丝时间 250 s，打开控制右侧方位针头出液的灌注开关，调整针头上的导电金属丝，使射流喷出方向 垂直于右曲折平面;保持工艺参数不变，关闭右侧灌注开关，打开控制左侧方位针头出液的 灌注开关，调整针头上的导电金属丝，使射流喷出方向垂直于左曲折平面；
[0062] 4)循环步骤3)50次，取下三维曲折纳米纤维膜在60°C蒸汽中处理40min熔融明胶 模板；
[0063]测试表明，制得的静电纺三维曲折纳米纤维复合窗纱，底层是普通窗纱，上层是曲 折纳米纤维膜，其纳米纤维直径为〇. 673μπι，纳米纤维克重为2 lg/m2，纳米纤维层的孔隙率 为90%，纳米纤维复合窗纱的透光度为61 %，对粒径0.5μπι的颗粒的过滤效率为88%，阻力 压降为11.5Pa。
[0064] 实施例6
[0065] 一种三维曲折纳米纤维复合窗纱的静电纺丝法，具体纺丝工艺如下：
[0066] 1)将聚偏氟乙烯溶于丙酮中，形成浓度为18wt%的纺丝溶液；
[0067] 2)选用接收面为窗纱复合可去除型三维曲折形状模板的接收面;可去除型三维曲 折形状模板采用热熔材料，热熔材料为琼胶，厚度为2mm;窗纱的材质为玻纤，窗纱中纤维直 径为42μπι，孔径尺寸为450μπι，可去除型三维曲折形状模板的每一个曲折单元曲折方式为波 浪形，波浪形折高h = 40mm，折宽w = 40mm，折角α = 45°，每一曲折单元为一组，纺丝单元中组 数为20，每一组上的针头以左、中、右三排为一行，每组行数50;
[0068] 3)打开控制中间方位针头出液的灌注开关，聚合物溶液通过电场的拉伸-溶剂挥 发形成纳米纤维静电喷雾到三维曲折接收面上，纺丝工艺参数为：电压l〇〇kV，接收距离为 12cm，灌注速度10mL/h，温度35°C，湿度90 %，纺丝时间300s;然后关闭中间灌注开关，调节 工艺参数为：电压90kV，接收距离为12cm，灌注速度10mL/h，温度35°C，湿度90%，纺丝时间 300 s，打开控制右侧方位针头出液的灌注开关，调整针头上的导电金属丝，使射流喷出方向 垂直于右曲折平面;保持工艺参数不变，关闭右侧灌注开关，打开控制左侧方位针头出液的 灌注开关，调整针头上的导电金属丝，使射流喷出方向垂直于左曲折平面；
[0069] 4)循环步骤3) 60次，取下三维曲折纳米纤维膜在真空烘箱90 °C加热lOOmin熔融琼 胶模板；
[0070] 测试表明，制得的静电纺三维曲折纳米纤维复合窗纱，底层是普通窗纱，上层是曲 折纳米纤维膜，其纳米纤维直径为2.234μπι，纳米纤维克重为46g/m 2，纳米纤维层的孔隙率 为91 %，纳米纤维复合窗纱的透光度为35%，对粒径Ιμπι的颗粒的过滤效率为81 %，阻力压 降为9Pa。
[0071] 实施例7
[0072] 一种三维曲折纳米纤维复合窗纱的静电纺丝法，具体纺丝工艺如下：
[0073] 1)将聚乙烯醇缩丁醛溶于氯仿中，形成浓度为23wt%的纺丝溶液；
[0074] 2)选用接收面为窗纱复合可去除型三维曲折形状模板的接收面;可去除型三维曲 折形状模板采用热熔材料，热熔材料为明胶，厚度为1mm;窗纱的材质为金属，窗纱中纤维直 径为40μπι，孔径尺寸为440μπι，可去除型三维曲折形状模板的每一个曲折单元曲折方式为三 角形，三角形折高h = 5mm，折宽w为57mm，折角α = 5°，每一曲折单元为一组，纺丝单元中组数 为3,每一组上的针头以左、中、右三排为一行，每组行数1;
[0075] 3)打开控制中间方位针头出液的灌注开关，聚合物溶液通过电场的拉伸-溶剂挥 发形成纳米纤维静电喷雾到三维曲折接收面上，纺丝工艺参数为：电压15kV，接收距离为 65cm，灌注速度0. lmL/h，温度15°C，湿度5%，纺丝时间5s;然后关闭中间灌注开关，调节工 艺参数为：电压10kV，接收距离为65cm，灌注速度0. lmL/h，温度15°C，湿度5%，纺丝时间5s， 打开控制左侧方位针头出液的灌注开关，调整针头上的导电金属丝，使射流喷出方向垂直 于左曲折平面;保持工艺参数不变，关闭左侧灌注开关，打开控制右侧方位针头出液的灌注 开关，调整针头上的导电金属丝，使射流喷出方向垂直于右曲折平面;至此，粘连结构纳米 纤维层纺制完成；
[0076] 4)按上述静电纺丝工艺纺出一层纳米纤维膜后，再按上述静电纺丝工艺路线并同 幅度降低10%的电压纺出一层蓬松纳米纤维膜，至此，蓬松结构纳米纤维层纺制完成； [0077] 5)循环步骤3)和4)1次，取下三维曲折纳米纤维复合膜在70°C蒸汽中处理180min 熔融明胶模板；
[0078]测试表明，制得的静电纺三维曲折纳米纤维复合窗纱，底层是普通窗纱，上层是在 厚度方向上呈蓬松-粘结间隔排布的曲折纳米纤维膜，其纳米纤维直径为0.580μπι，纳米纤 维克重为15g/m2，纳米纤维层的孔隙率为92%，纳米纤维复合窗纱的透光度为66%，对粒径 〇· Ιμπι的颗粒的过滤效率为80%，阻力压降为25Pa。
[0079] 实施例8
[0080] 一种三维曲折纳米纤维复合窗纱的静电纺丝法，具体纺丝工艺如下：
[0081] 1)将聚苯乙烯溶于质量比为1:1的丙酮和氯仿的混合溶液中，形成浓度为22wt% 的纺丝溶液；
[0082] 2)选用接收面为窗纱复合可去除型三维曲折形状模板的接收面;可去除型三维曲 折形状模板采用热熔材料，热熔材料为琼胶，厚度为3mm;窗纱的材质为玻纤，窗纱中纤维直 径为38μπι，孔径尺寸为500μπι，可去除型三维曲折形状模板的每一个曲折单元曲折方式为三 角形，三角形折高h = 40mm，折宽w = 40mm，折角α = 45°，每一曲折单元为一组，纺丝单元中组 数为5,每一组上的针头以左、中、右三排为一行，每组行数5;
[0083] 3)打开控制中间方位针头出液的灌注开关，聚合物溶液通过电场的拉伸-溶剂挥 发形成纳米纤维静电喷雾到三维曲折接收面上，纺丝工艺参数为：电压30kV，接收距离为 140cm，灌注速度2mL/h，温度20°C，湿度15%，纺丝时间20s;然后关闭中间灌注开关，调节工 艺参数为：电压20kV，接收距离为140cm，灌注速度2mL/h，温度20°C，湿度15%，纺丝时间 20s，打开控制左侧方位针头出液的灌注开关，调整针头上的导电金属丝，使射流喷出方向 垂直于左曲折平面;保持工艺参数不变，关闭左侧灌注开关，打开控制右侧方位针头出液的 灌注开关，调整针头上的导电金属丝，使射流喷出方向垂直于右曲折平面;至此，粘连结构 纳米纤维层纺制完成；
[0084] 4)按上述静电纺丝工艺纺出一层纳米纤维膜后，再按上述静电纺丝工艺路线并同 幅度降低11%的电压纺出一层蓬松纳米纤维膜，至此，蓬松结构纳米纤维层纺制完成； [0085] 5)循环步骤3)和4) 18次，取下三维曲折纳米纤维复合膜在真空烘箱120°C加热 1 lOmin恪融琼胶模板；
[0086]测试表明，制得的静电纺三维曲折纳米纤维复合窗纱，底层是普通窗纱，上层是在 厚度方向上呈蓬松-粘结间隔排布的曲折纳米纤维膜，其纳米纤维直径为2.287μπι，纳米纤 维克重为55g/m2，纳米纤维层的孔隙率为91 %，纳米纤维复合窗纱的透光度为68%，对粒径 0 · 3μπι的颗粒的过滤效率为86 %，阻力压降为11 Pa。
[0087] 实施例9
[0088] 一种三维曲折纳米纤维复合窗纱的静电纺丝法，具体纺丝工艺如下：
[0089] 1)将聚酯溶于甲酚中，形成浓度为28wt%的纺丝溶液；
[0090] 2)选用接收面为窗纱复合可去除型三维曲折形状模板的接收面;可去除型三维曲 折形状模板采用热熔材料，热熔材料为明胶，厚度为5mm;窗纱的材质为尼龙，窗纱中纤维直 径为36μπι，孔径尺寸为420μπι，可去除型三维曲折形状模板的每一个曲折单元曲折方式为梯 形，梯形折高h = 5mm，折宽w为59mm，折距b为2mm，折角α = 5°，每一曲折单元为一组，纺丝单 元中组数为10,每一组上的针头以左、中、右三排为一行，每组行数15;
[0091] 3)打开控制中间方位针头出液的灌注开关，聚合物溶液通过电场的拉伸-溶剂挥 发形成纳米纤维静电喷雾到三维曲折接收面上，纺丝工艺参数为：电压50kV，接收距离为 67cm，灌注速度5mL/h，温度25°C，湿度45%，纺丝时间100s;然后关闭中间灌注开关，调节工 艺参数为：电压45kV，接收距离为67cm，灌注速度5mL/h，温度25°C，湿度45%，纺丝时间 100 s，打开控制左侧方位针头出液的灌注开关，调整针头上的导电金属丝，使射流喷出方向 垂直于左曲折平面;保持工艺参数不变，关闭左侧灌注开关，打开控制右侧方位针头出液的 灌注开关，调整针头上的导电金属丝，使射流喷出方向垂直于右曲折平面;至此，粘连结构 纳米纤维层纺制完成；
[0092] 4)按上述静电纺丝工艺纺出一层纳米纤维膜后，再按上述静电纺丝工艺路线并同 幅度降低11%的电压纺出一层蓬松纳米纤维膜，至此，蓬松结构纳米纤维层纺制完成； [0093] 5)循环步骤3)和4)25次，取下三维曲折纳米纤维复合膜在真空烘箱130°C加热 lOOmin恪融明胶模板；
[0094]测试表明，制得的静电纺三维曲折纳米纤维复合窗纱，底层是普通窗纱，上层是在 厚度方向上呈蓬松-粘结间隔排布的曲折纳米纤维膜，其纳米纤维直径为〇.468μπι，纳米纤 维克重为60g/m2，纳米纤维层的孔隙率为91.5%，纳米纤维复合窗纱的透光度为47%，对粒 径0 · 5μπι的颗粒的过滤效率为90 %，阻力压降为14Pa。
[0095] 实施例10
[0096] 一种三维曲折纳米纤维复合窗纱的静电纺丝法，具体纺丝工艺如下：
[0097] 1)将聚醋酸乙烯溶于二甲基亚砜中，形成浓度为15wt%的纺丝溶液；
[0098] 2)选用接收面为窗纱复合可去除型三维曲折形状模板的接收面;可去除型三维曲 折形状模板采用热熔材料，热熔材料为琼胶，厚度为1mm;窗纱的材质为金属，窗纱中纤维直 径为34μπι，孔径尺寸为400μπι，可去除型三维曲折形状模板的每一个曲折单元曲折方式为梯 形，梯形折高h = 40mm，折宽w为60mm，折距b为20mm，折角α = 45°，每一曲折单元为一组，纺丝 单元中组数为15,每一组上的针头以左、中、右三排为一行，每组行数30;
[0099] 3)打开控制中间方位针头出液的灌注开关，聚合物溶液通过电场的拉伸-溶剂挥 发形成纳米纤维静电喷雾到三维曲折接收面上，纺丝工艺参数为：电压65kV，接收距离为 24cm，灌注速度6mL/h，温度20°C，湿度60%，纺丝时间150s;然后关闭中间灌注开关，调节工 艺参数为：电压55kV，接收距离为24cm，灌注速度6mL/h，温度20°C，湿度60%，纺丝时间 150 s，打开控制右侧方位针头出液的灌注开关，调整针头上的导电金属丝，使射流喷出方向 垂直于右曲折平面;保持工艺参数不变，关闭右侧灌注开关，打开控制左侧方位针头出液的 灌注开关，调整针头上的导电金属丝，使射流喷出方向垂直于左曲折平面;至此，粘连结构 纳米纤维层纺制完成；
[0100] 4)按上述静电纺丝工艺纺出一层纳米纤维膜后，再按上述静电纺丝工艺路线并同 幅度降低13%的电压纺出一层蓬松纳米纤维膜，至此，蓬松结构纳米纤维层纺制完成；
[0101] 5)循环步骤3)和4)40次，取下三维曲折纳米纤维复合膜在70°C蒸汽中处理90min 熔融琼胶模板；
[0102] 测试表明，制得的静电纺三维曲折纳米纤维复合窗纱，底层是普通窗纱，上层是在 厚度方向上呈蓬松-粘结间隔排布的曲折纳米纤维膜，其纳米纤维直径为4.855μπι，纳米纤 维克重为62g/m 2，纳米纤维层的孔隙率为91 %，纳米纤维复合窗纱的透光度为66%，对粒径 0 · 6μπι的颗粒的过滤效率为89 · 5 %，阻力压降为12 · 5Pa。
[0103] 实施例11
[0104] -种三维曲折纳米纤维复合窗纱的静电纺丝法，具体纺丝工艺如下：
[0105] 1)将尼龙6溶于甲醇中，形成浓度为10wt %的纺丝溶液；
[0106] 2)选用接收面为窗纱复合可去除型三维曲折形状模板的接收面;可去除型三维曲 折形状模板采用热熔材料，热熔材料为明胶，厚度为〇.8mm;窗纱的材质为玻纤，窗纱中纤维 直径为32μπι，孔径尺寸为380μπι，可去除型三维曲折形状模板的每一个曲折单元曲折方式为 波浪形，波浪形折高h = 5mm，折宽w = 5mm，折角α = 5°，每一曲折单元为一组，纺丝单元中组 数为18,每一组上的针头以左、中、右三排为一行，每组行数40;
[0107] 3)打开控制中间方位针头出液的灌注开关，聚合物溶液通过电场的拉伸-溶剂挥 发形成纳米纤维静电喷雾到三维曲折接收面上，纺丝工艺参数为：电压90kV，接收距离为 57cm，灌注速度8mL/h，温度30°C，湿度80%，纺丝时间250s;然后关闭中间灌注开关，调节工 艺参数为：电压80kV，接收距离为57cm，灌注速度8mL/h，温度30°C，湿度80%，纺丝时间 250 s，打开控制右侧方位针头出液的灌注开关，调整针头上的导电金属丝，使射流喷出方向 垂直于右曲折平面;保持工艺参数不变，关闭右侧灌注开关，打开控制左侧方位针头出液的 灌注开关，调整针头上的导电金属丝，使射流喷出方向垂直于左曲折平面;至此，粘连结构 纳米纤维层纺制完成；
[0108] 4)按上述静电纺丝工艺纺出一层纳米纤维膜后，再按上述静电纺丝工艺路线并同 幅度降低14%的电压纺出一层蓬松纳米纤维膜，至此，蓬松结构纳米纤维层纺制完成；
[0109] 5)循环步骤3)和4) 50次，取下三维曲折纳米纤维复合膜在60 °C蒸汽中处理80min 熔融明胶模板；
[0110]测试表明，制得的三维曲折纳米纤维复合窗纱，底层是普通窗纱，上层是在厚度方 向上呈蓬松-粘结间隔排布的曲折纳米纤维膜，其纳米纤维直径为〇.458μπι，纳米纤维克重 为70g/m2，纳米纤维层的孔隙率为92 %，纳米纤维复合窗纱的透光度为49%，对粒径0.2μπι 的颗粒的过滤效率为82%，阻力压降为20Pa。
[0川]实施例12
[0112] -种三维曲折纳米纤维复合窗纱的静电纺丝法，具体纺丝工艺如下：
[0113] 1)将聚乙烯醇溶于乙醇中，形成浓度为35wt%的纺丝溶液；
[0114] 2)选用接收面为窗纱复合可去除型三维曲折形状模板的接收面;可去除型三维曲 折形状模板采用热熔材料，热熔材料为琼胶，厚度为l〇mm;窗纱的材质为尼龙，窗纱中纤维 直径为30μπι，孔径尺寸为150μπι，可去除型三维曲折形状模板的每一个曲折单元曲折方式为 波浪形，波浪形折高h = 40mm，折宽w = 40mm，折角α = 45°，每一曲折单元为一组，纺丝单元中 组数为20，每一组上的针头以左、中、右三排为一行，每组行数50;
[0115] 3)打开控制中间方位针头出液的灌注开关，聚合物溶液通过电场的拉伸-溶剂挥 发形成纳米纤维静电喷雾到三维曲折接收面上，纺丝工艺参数为：电压l〇〇kV，接收距离为 40cm，灌注速度10mL/h，温度35°C，湿度90%，纺丝时间300s;然后关闭中间灌注开关，调节 工艺参数为：电压90kV，接收距离为40cm，灌注速度10mL/h，温度35°C，湿度90%，纺丝时间 300 s，打开控制右侧方位针头出液的灌注开关，调整针头上的导电金属丝，使射流喷出方向 垂直于右曲折平面;保持工艺参数不变，关闭右侧灌注开关，打开控制左侧方位针头出液的 灌注开关，调整针头上的导电金属丝，使射流喷出方向垂直于左曲折平面;至此，粘连结构 纳米纤维层纺制完成；
[0116] 4)按上述静电纺丝工艺纺出一层纳米纤维膜后，再按上述静电纺丝工艺路线并同 幅度降低15%的电压纺出一层蓬松纳米纤维膜，至此，蓬松结构纳米纤维层纺制完成；
[0117] 5)循环步骤3)和4)60次，取下三维曲折纳米纤维复合膜在真空烘箱150°C加热 70min熔融琼胶模板；
[0118]测试表明，制得的三维曲折纳米纤维复合窗纱，底层是普通窗纱，上层是在厚度方 向上呈蓬松-粘结间隔排布的曲折纳米纤维膜，其纳米纤维直径为〇.125μπι，纳米纤维克重 为0.01g/m2，纳米纤维层的孔隙率为90%，纳米纤维复合窗纱的透光度为58%，对粒径Ιμπι 的颗粒的过滤效率为80%，阻力压降为20Pa。
[0119] 实施例13
[0120] -种三维曲折纳米纤维复合窗纱的静电纺丝法，具体纺丝工艺如下：
[0121] 1)将质量比为1:1:1的聚苯乙烯、聚酯和尼龙6的混合物溶于丙醇中，形成浓度为 21wt%的纺丝溶液；
[0122] 2)选用接收面为窗纱复合可去除型三维曲折形状模板的接收面;可去除型三维曲 折形状模板采用热熔材料，热熔材料为明胶，厚度为2mm;窗纱的材质为金属，窗纱中纤维直 径为28μπι，孔径尺寸为ΙΟμπι，可去除型三维曲折形状模板的每一个曲折单元曲折方式为三 角形，三角形折高h = 5mm，折宽w为57mm，折角α = 5°，每一曲折单元为一组，纺丝单元中组数 为3,每一组上的针头以左、中、右三排为一行，每组行数1;
[0123] 3)打开控制中间方位针头出液的灌注开关，聚合物溶液通过电场的拉伸-溶剂挥 发形成纳米纤维静电喷雾到三维曲折接收面上，纺丝工艺参数为：电压15kV，接收距离为 130cm，灌注速度0. lmL/h，温度15°C，湿度5 %，纺丝时间5s;然后关闭中间灌注开关，调节工 艺参数为：电压10kV，接收距离为130cm，灌注速度0.1mL/h，温度15°C，湿度5%，纺丝时间 5s，打开控制左侧方位针头出液的灌注开关，调整针头上的导电金属丝，使射流喷出方向垂 直于左曲折平面;保持工艺参数不变，关闭左侧灌注开关，打开控制右侧方位针头出液的灌 注开关，调整针头上的导电金属丝，使射流喷出方向垂直于右曲折平面;至此，粘连结构纳 米纤维层纺制完成；
[0124] 4)按上述静电纺丝工艺纺出一层纳米纤维膜后，再按上述静电纺丝工艺路线并同 幅度降低10%的电压纺出一层蓬松纳米纤维膜，至此，蓬松结构纳米纤维层纺制完成；
[0125] 5)循环步骤3)和4)1次，取下三维曲折纳米纤维复合窗纱在真空烘箱100°C加热 60min恪融明胶模板；
[0126] 测试表明制得的三维曲折纳米纤维复合窗纱，底层是普通窗纱，上层是在厚度方 向上呈蓬松-粘结间隔排布的曲折纳米纤维膜，其纳米纤维直径为〇.〇〇8μπι，纳米纤维克重 为70g/m 2，纳米纤维层的孔隙率为90%，纳米纤维复合窗纱的透光度为30%，对粒径0.006μ m的颗粒的过滤效率为80%，阻力压降为25Pa。
[0127] 实施例14
[0128] -种三维曲折纳米纤维复合窗纱的静电纺丝法，具体纺丝工艺如下：
[0129] 1)将聚甲基丙烯酸甲酯溶于质量比为1:1:1的甲醇、乙醇和丙醇的混合溶液中，形 成浓度为24wt %的纺丝溶液；
[0130] 2)选用接收面为窗纱复合可去除型三维曲折形状模板的接收面;可去除型三维曲 折形状模板采用热熔材料，热熔材料为琼胶，厚度为2.5_;窗纱的材质为玻纤，窗纱中纤维 直径为26μπι，孔径尺寸为200μπι，可去除型三维曲折形状模板的每一个曲折单元曲折方式为 三角形，三角形折高h = 40mm，折宽w为40mm，折角α = 45°，每一曲折单元为一组，纺丝单元中 组数为5,每一组上的针头以左、中、右三排为一行，每组行数5;
[0131] 3)打开控制中间方位针头出液的灌注开关，聚合物溶液通过电场的拉伸-溶剂挥 发形成纳米纤维静电喷雾到三维曲折接收面上，纺丝工艺参数为：电压30kV，接收距离为 40cm，灌注速度2mL/h，温度20°C，湿度15 %，纺丝时间20s;然后关闭中间灌注开关，调节工 艺参数为：电压20kV，接收距离为40cm，灌注速度2mL/h，温度20°C，湿度15 %，纺丝时间20s， 打开控制左侧方位针头出液的灌注开关，调整针头上的导电金属丝，使射流喷出方向垂直 于左曲折平面;保持工艺参数不变，关闭左侧灌注开关，打开控制右侧方位针头出液的灌注 开关，调整针头上的导电金属丝，使射流喷出方向垂直于右曲折平面;至此，粘连结构纳米 纤维层纺制完成；
[0132] 4)按上述静电纺丝工艺纺出一层纳米纤维膜后，再按上述静电纺丝工艺路线并同 幅度降低11%的电压纺出一层蓬松纳米纤维膜，至此，蓬松结构纳米纤维层纺制完成；
[0133] 5)循环步骤3)和4) 18次，取下三维曲折纳米纤维复合窗纱在真空烘箱120°C加热 50min熔融琼胶模板；
[0134] 测试表明制得的三维曲折纳米纤维复合窗纱，底层是普通窗纱，上层是在厚度方 向上呈蓬松-粘结间隔排布的曲折纳米纤维膜，其纳米纤维直径为〇.347μπι，纳米纤维克重 为3.6g/m 2，纳米纤维层的孔隙率为92%，纳米纤维复合窗纱的透光度为40%，对粒径0.2μπι 的颗粒的过滤效率为81%，阻力压降为24Pa。
[0135] 实施例15
[0136] -种三维曲折纳米纤维复合窗纱的静电纺丝法，具体纺丝工艺如下：
[0137] 1)将聚苯胺溶于异丙醇中，形成浓度为30wt%的纺丝溶液；
[0138] 2)选用接收面为窗纱复合可去除型三维曲折形状模板的接收面;可去除型三维曲 折形状模板采用热熔材料，热熔材料为明胶，厚度为1mm;窗纱的材质为尼龙，窗纱中纤维直 径为24μπι，孔径尺寸为350μπι，可去除型三维曲折形状模板的每一个曲折单元曲折方式为梯 形，梯形折高h = 5mm，折宽w为59mm，折距b为2mm，折角α = 5°，每一曲折单元为一组，纺丝单 元中组数为10,每一组上的针头以左、中、右三排为一行，每组行数15;
[0139] 3)打开控制中间方位针头出液的灌注开关，聚合物溶液通过电场的拉伸-溶剂挥 发形成纳米纤维静电喷雾到三维曲折接收面上，纺丝工艺参数为：电压50kV，接收距离为 67cm，灌注速度5mL/h，温度25°C，湿度45%，纺丝时间100s;然后关闭中间灌注开关，调节工 艺参数为：电压45kV，接收距离为67cm，灌注速度5mL/h，温度25°C，湿度45%，纺丝时间 100 s，打开控制左侧方位针头出液的灌注开关，调整针头上的导电金属丝，使射流喷出方向 垂直于左曲折平面;保持工艺参数不变，关闭左侧灌注开关，打开控制右侧方位针头出液的 灌注开关，调整针头上的导电金属丝，使射流喷出方向垂直于右曲折平面;至此，粘连结构 纳米纤维层纺制完成；
[0140] 4)按上述静电纺丝工艺纺出一层纳米纤维膜后，再按上述静电纺丝工艺路线并同 幅度降低11%的电压纺出一层蓬松纳米纤维膜，至此，蓬松结构纳米纤维层纺制完成；
[0141] 5)循环步骤3)和4)25次，取下三维曲折纳米纤维复合窗纱在80°C蒸汽中处理 130min恪融明胶模板；
[0142] 测试表明制得的三维曲折纳米纤维复合窗纱，底层是普通窗纱，上层是在厚度方 向上呈蓬松-粘结间隔排布的曲折纳米纤维膜，其纳米纤维直径为〇.432μπι，纳米纤维克重 为47g/m 2，纳米纤维层的孔隙率为94 %，纳米纤维复合窗纱的透光度为50 %，对粒径0.5μπι 的颗粒的过滤效率为81 ·3%，阻力压降为23Pa。
[0143] 实施例16
[0144] 一种三维曲折纳米纤维复合窗纱的静电纺丝法，具体纺丝工艺如下：
[0145] 1)将聚偏氟乙烯-四氟乙烯-全氟甲基乙烯基醚溶于丁醇中，形成浓度为20wt%的 纺丝溶液；
[0146] 2)选用接收面为窗纱复合可去除型三维曲折形状模板的接收面;可去除型三维曲 折形状模板采用热熔材料，热熔材料为琼胶，厚度为4mm;窗纱的材质为金属，窗纱中纤维直 径为22μπι，孔径尺寸为100μπι，可去除型三维曲折形状模板的每一个曲折单元曲折方式为梯 形，梯形折高h = 40mm，折宽w为60mm，折距b为20mm，折角α = 45°，每一曲折单元为一组，纺丝 单元中组数为15,每一组上的针头以左、中、右三排为一行，每组行数30;
[0147] 3)打开控制中间方位针头出液的灌注开关，聚合物溶液通过电场的拉伸-溶剂挥 发形成纳米纤维静电喷雾到三维曲折接收面上，纺丝工艺参数为：电压65kV，接收距离为 18cm，灌注速度6mL/h，温度20°C，湿度60%，纺丝时间150s;然后关闭中间灌注开关，调节工 艺参数为：电压55kV，接收距离为18cm，灌注速度6mL/h，温度20°C，湿度60%，纺丝时间 150 s，打开控制右侧方位针头出液的灌注开关，调整针头上的导电金属丝，使射流喷出方向 垂直于右曲折平面;保持工艺参数不变，关闭右侧灌注开关，打开控制左侧方位针头出液的 灌注开关，调整针头上的导电金属丝，使射流喷出方向垂直于左曲折平面;至此，粘连结构 纳米纤维层纺制完成；
[0148] 4)按上述静电纺丝工艺纺出一层纳米纤维膜后，再按上述静电纺丝工艺路线并同 幅度降低13%的电压纺出一层蓬松纳米纤维膜，至此，蓬松结构纳米纤维层纺制完成；
[0149] 5)循环步骤3)和4)40次，取下三维曲折纳米纤维复合窗纱在真空烘箱110°C加热 lOmin恪融琼胶模板；
[0150]测试表明制得的三维曲折纳米纤维复合窗纱，底层是普通窗纱，上层是在厚度方 向上呈蓬松-粘结间隔排布的曲折纳米纤维膜，其纳米纤维直径为5μπι，纳米纤维克重为 5.4g/m2，纳米纤维层的孔隙率为94%，纳米纤维复合窗纱的透光度为70%，对粒径0.6μπι的 颗粒的过滤效率为82%，阻力压降为23.5Pa。
[0151] 实施例17
[0152] -种三维曲折纳米纤维复合窗纱的静电纺丝法，具体纺丝工艺如下：
[0153] 1)将质量比为1:1:1:1的聚乙二醇、聚氨酯、聚砜和聚醚砜的混合物溶于异丁醇 中，形成浓度为40wt %的纺丝溶液；
[0154] 2)选用接收面为窗纱复合可去除型三维曲折形状模板的接收面;可去除型三维曲 折形状模板采用热熔材料，热熔材料为明胶，厚度为5mm;窗纱的材质为玻纤，窗纱中纤维直 径为10M1，孔径尺寸为50μπι，可去除型三维曲折形状模板的每一个曲折单元曲折方式为波 浪形，波浪形折高h = 5mm，折宽w = 5mm，折角α = 5°，每一曲折单元为一组，纺丝单元中组数 为18,每一组上的针头以左、中、右三排为一行，每组行数40;
[0155] 3)打开控制中间方位针头出液的灌注开关，聚合物溶液通过电场的拉伸-溶剂挥 发形成纳米纤维静电喷雾到三维曲折接收面上，纺丝工艺参数为：电压90kV，接收距离为 46cm，灌注速度8mL/h，温度30°C，湿度80%，纺丝时间250s;然后关闭中间灌注开关，调节工 艺参数为：电压80kV，接收距离为46cm，灌注速度8mL/h，温度30°C，湿度80%，纺丝时间 250 s，打开控制右侧方位针头出液的灌注开关，调整针头上的导电金属丝，使射流喷出方向 垂直于右曲折平面;保持工艺参数不变，关闭右侧灌注开关，打开控制左侧方位针头出液的 灌注开关，调整针头上的导电金属丝，使射流喷出方向垂直于左曲折平面;至此，粘连结构 纳米纤维层纺制完成；
[0156] 4)按上述静电纺丝工艺纺出一层纳米纤维膜后，再按上述静电纺丝工艺路线并同 幅度降低14%的电压纺出一层蓬松纳米纤维膜，至此，蓬松结构纳米纤维层纺制完成；
[0157] 5)循环步骤3)和4)50次，取下三维曲折纳米纤维复合窗纱在95°C蒸汽中处理 120min熔融明胶模板；
[0158]测试表明制得的三维曲折纳米纤维复合窗纱，底层是普通窗纱，上层是在厚度方 向上呈蓬松-粘结间隔排布的曲折纳米纤维膜，其纳米纤维直径为0.560μπι，纳米纤维克重 为36g/m2，纳米纤维层的孔隙率为94%，纳米纤维复合窗纱的透光度为80%，对粒径0.08μπι 的颗粒的过滤效率为82.5%，阻力压降为22Pa。
[0159] 实施例18
[0160] 一种三维曲折纳米纤维复合窗纱的静电纺丝法，具体纺丝工艺如下：
[0161] 1)将质量比为1:2:1的聚苯胺、聚丙烯腈和聚己内酯的混合物溶于质量比为1:1: 1:1的丁醇、甲苯、甲乙酮和甲酚的混合溶液中，形成浓度为24wt%的纺丝溶液；
[0162] 2)选用接收面为窗纱复合可去除型三维曲折形状模板的接收面;可去除型三维曲 折形状模板采用热熔材料，热熔材料为琼胶，厚度为2mm;窗纱的材质为尼龙，窗纱中纤维直 径为lMi，孔径尺寸为3μπι，可去除型三维曲折形状模板的每一个曲折单元曲折方式为波浪 形，波浪形折高h = 40mm，折宽w = 40mm，折角α = 45°，每一曲折单元为一组，纺丝单元中组数 为20，每一组上的针头以左、中、右三排为一行，每组行数50;
[0163] 3)打开控制中间方位针头出液的灌注开关，聚合物溶液通过电场的拉伸-溶剂挥 发形成纳米纤维静电喷雾到三维曲折接收面上，纺丝工艺参数为：电压l〇〇kV，接收距离为 20cm，灌注速度10mL/h，温度35°C，湿度90%，纺丝时间300s;然后关闭中间灌注开关，调节 工艺参数为：电压90kV，接收距离为20cm，灌注速度10mL/h，温度35°C，湿度90%，纺丝时间 300 s，打开控制右侧方位针头出液的灌注开关，调整针头上的导电金属丝，使射流喷出方向 垂直于右曲折平面;保持工艺参数不变，关闭右侧灌注开关，打开控制左侧方位针头出液的 灌注开关，调整针头上的导电金属丝，使射流喷出方向垂直于左曲折平面;至此，粘连结构 纳米纤维层纺制完成；
[0164] 4)按上述静电纺丝工艺纺出一层纳米纤维膜后，再按上述静电纺丝工艺路线并同 幅度降低15%的电压纺出一层蓬松纳米纤维膜，至此，蓬松结构纳米纤维层纺制完成；
[0165] 5)循环步骤3)和4)60次，取下三维曲折纳米纤维复合窗纱在30°C蒸汽中处理 180min，熔融琼胶模板；
[0166] 测试表明制得的三维曲折纳米纤维复合窗纱，底层是普通窗纱，上层是在厚度方 向上呈蓬松-粘结间隔排布的曲折纳米纤维膜，其纳米纤维直径为0.89μπι，纳米纤维克重为 25g/m 2,纳米纤维层的孔隙率为96%，纳米纤维复合窗纱的透光度为90%，对粒径Ιμπι的颗 粒的过滤效率为83%，阻力压降为21.5Pa。
[0167] 实施例19-30的纺丝工艺基本与实施例1-18相同，发生变化的工艺参数如聚合物 种类、溶剂种类和聚合物的浓度等，以及制备的产品的性能如下表所示。
【主权项】
1. 三维曲折纳米纤维复合窗纱的静电纺丝方法，将聚合物纺丝溶液进行静电纺丝，其 特征是:采用三维曲折接收面;所述三维曲折接收面的每个起伏对应一组纺丝针头，所述纺 丝针头的针尖构成的轮廓与所述三维曲折接收面一致;每组纺丝针头至少包括左、中和右 三排，中排的纺丝针头正对所述三维曲折接收面的每个起伏的最高点，左排和右排的纺丝 针头分别对应所述三维曲折接收面的起伏的中间位置，左排的纺丝针头垂直于所述三维曲 折接收面的起伏的右侧平面或者平行于所述三维曲折接收面的起伏的右侧的曲面的法线 方向，右排的纺丝针头垂直于所述三维曲折接收面的起伏的左侧平面或者平行于所述三维 曲折接收面的起伏的左侧的曲面的中间位置的法线方向； 所述三维曲折接收面为窗纱复合可去除型三维曲折形状模板的接收面;可去除型三维 曲折形状模板采用热熔材料； 静电纺丝结束后加热熔融热熔材料获得三维曲折纳米纤维复合窗纱。2. 根据权利要求1所述的三维曲折纳米纤维复合窗纱的静电纺丝方法，其特征在于，所 述静电纺丝的工艺为： 纺丝顺序根据纺丝针头按中、左、右或中、右、左循环轮流纺丝，循环数1-60; 中排的纺丝针头纺丝参数：电压15-100kV，接收距离10-150cm，灌注速度O.l-lOmL/h， 温度15-35°(：，湿度5-90%，纺丝时间5-30〇8; 左排和右排的纺丝针头的纺丝参数均为：电压l〇-9〇kV，接收距离10-150cm，灌注速度 0.1-101111711，温度15-35°(：，湿度5-90%，纺丝时间5-3008; 且满足：中排的纺丝针头电压>左排或右排的纺丝针头电压； 或者，更进一步地： 按前述静电纺丝工艺纺出一层纳米纤维膜后，再按前述静电纺丝工艺路线并同幅度降 低10-15 %的电压纺出一层蓬松纳米纤维膜，如此交替，纺制获得层叠结构的三维曲折纳米 纤维复合膜。3. 根据权利要求1所述的三维曲折纳米纤维复合窗纱的静电纺丝方法，其特征在于，窗 纱的材质为尼龙、金属或玻纤，纤维直径为1-50M1，孔径尺寸为3-500μπι;可去除型三维曲折 形状模板的三维曲折形状的折高h = 5-40mm，折角α = 5-45°。4. 根据权利要求1所述的三维曲折纳米纤维复合窗纱的静电纺丝方法，其特征在于，所 述可去除型三维曲折形状模板的接收面每一个曲折单元曲折方式为三角形、梯形或波浪 形;三角形折高h = 5-40mm，折宽w = h · cota，折角α = 5-45° ;梯形折高h = 5-40mm，折宽w = h · cota+b，折距b为2_20mm，折角a = 5_45° ;波浪形折高h = 5-40mm，折宽w = 5-40mm，折角a = 5-45°;可去除型三维曲折形状模板的厚度为0.1-10mm;所述热熔材料为明胶或琼胶，热 熔材料的熔融方式为在真空烘箱中加热，加热温度20_150°C，或在热蒸汽处理，蒸汽温度 30-95°C;每一曲折单元为一组，纺丝单元中组数为3-20,每一组上的针头以左、中、右三排 为一行，每组行数1-50。5. 根据权利要求1所述的三维曲折纳米纤维复合窗纱的静电纺丝方法，其特征在于，所 述聚合物纺丝溶液中，聚合物为氟化乙丙烯共聚物、聚全氟乙丙烯、聚丙烯、可溶性聚四氟 乙烯、聚偏氟乙烯、聚乙烯醇缩丁醛、聚苯乙烯、聚酯、聚醋酸乙烯、尼龙6、聚乙烯醇、聚甲基 丙烯酸甲酯、聚苯胺、聚氧化乙烯、聚乙烯吡咯烷酮、聚丙烯腈、聚己内酯、聚对苯二甲酸乙 二酯、聚四氟乙烯、聚乙二醇、聚氨酯、聚砜、聚醚砜、聚偏氟乙烯-六氟丙烯、聚偏氟乙烯-四 氟乙烯-全氟甲基乙烯基醚或聚偏氟乙烯-三氟氯乙烯中的一种以上； 溶剂为甲酸、四氢呋喃、水、N，N-二甲基甲酰胺、N，N-二甲基乙酰胺、丙酮、氯仿、甲酚、 二甲基亚砜、甲醇、乙醇、丙醇、异丙醇、丁醇、异丁醇、甲苯、N-甲基吡咯烷酮、甲乙酮或甲基 乙基酮中的一种以上。6. 根据权利要求1或2所述的三维曲折纳米纤维复合窗纱的静电纺丝方法，其特征在 于，将聚合物纺丝溶液进行静电纺丝所得的三维曲折纳米纤维膜，堆积密度为〇. 006-0. lg/ cm3，折高h = 5-40mm，折角α = 5-45°，曲折形状为三角形、梯形或波浪形;纤维膜强度为0.1-lOMPa，对粒径0·006-10μπι颗粒的过滤效率为10-50%，阻力压降在15Pa以下。7. 根据权利要求1或2所述的三维曲折纳米纤维复合窗纱的静电纺丝方法，其特征在 于，将聚合物纺丝溶液进行静电纺丝所得的层叠结构的三维曲折纳米纤维复合膜，宏观上 呈三维曲折状的纳米纤维膜，在厚度方向上呈蓬松-粘结间隔排布，所述三维曲折状纳米纤 维膜蓬松层堆积密度为〇. 006-0.084g/cm3，所述三维曲折状纳米纤维膜粘结层堆积密度为 0.01-0. lg/cm3;纤维膜折高h = 5-40mm，折角α = 5-45°，曲折形状为三角形、梯形或波浪形； 纤维膜强度为5-100MPa，对粒径0.006-10μπι颗粒的过滤效率彡80%，阻力压降在25Pa以下。8. -种三维曲折纳米纤维复合窗纱，其特征是:所述三维曲折纳米纤维复合窗纱，底层 是普通窗纱，材质为尼龙、金属或玻纤，纤维直径为1_50μπι，孔径尺寸为3-500μπι;上层是在 厚度方向上呈蓬松-粘结间隔排布的曲折纳米纤维膜，其纳米纤维直径为〇.〇〇8-5μπι，纳米 纤维克重为0.01-70g/m 2，纳米纤维层的孔隙率多90% ;纳米纤维复合窗纱的透光度为30-90%，对粒径0.006-1μπι的颗粒的过滤效率彡80%，阻力压降在25Pa以下。
【文档编号】D04H1/728GK106048901SQ201610406892
【公开日】2016年10月26日
【申请日】2016年6月12日
【发明人】丁彬, 赵兴雷, 李玉瑶, 王珊, 印霞, 俞建勇
【申请人】东华大学