熔融静电纺丝方法以及该方法制备的纳米纤维的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种静电纺丝方法，特别是一种新型熔融静电纺丝方式以及此生产方式的纳米纤维的构造体以及有关内容。
【背景技术】
[0002]纳米纤维随着高科技的发展从原来的“衣料用”渐渐变成环境.能源.IT.生物工程等未来社会技术发展支撑用的先端材料。比如:高性能空气过滤膜，防护服，水处理材料，电池的电极或隔膜，能源的变化素子，纳米导线电子设备，创口贴，骨架培育等方面被采用，以及实用化。
[0003]纳米纤维又分为纳米尺寸纤维和纳米构造纤维。纳米尺寸纤维定义为直径Inm到10nm长度为直径的100倍以上的纤维状物质。但是根据使用用途，直径10nm到100nm的纤维我们也把它称为纳米纤维。纳米构造纤维是指一般直径的纤维上表面或内部构造上具有纳米特点的纤维。
[0004]纳米纤维以及纳米构造纤维以其优异的光，声，电，磁，热以及机械特性早已被人所关注。在医疗，服装衣料，电气工业，汽车，沙漠绿化，建筑材料等众多用途上被广泛使用。最近纳米纤维以及纳米纤维构造体要求更细更小同时要求大量生产。
[0005]特别是纤维直径细小的纳米纤维具有比表面积大，空隙率高，通气性能强，流体通过时不受阻影响的特点，在过滤网，衣料，医疗材料，生物化学，建筑材料，汽车等高科技领域上被广泛开发。
[0006]纳米纤维的制造法有静电纺丝法，复合纺丝法，融喷法，化学气相成长(CVD)法等。但是静电纺丝法与CVD法生产量低，复合纺丝法工程复杂，融喷法虽然生产量高，但是可利用的只有有限的高分子种类以及300nm以下的直径生产困难。
[0007]现有的无纺布等粗纤维，微米级的纤维一般用熔喷技术制造；而纳米纤维以及纳米构造体为静电纺丝技术为主来制造。
[0008]如图1所示，是双流体熔喷方式的一种方式。热可塑性高分子聚合物(树脂)I从融喷树脂喷嘴3吐出，高速空气2从空气喷嘴4高速喷出，与喷嘴3出来的树脂汇合，将树脂带向设置的收集部这样一个构成。
[0009]这个构造是高速空气2从空气喷嘴4出来后与融喷树脂喷嘴3出来的熔化后高分子树脂交汇，在树脂固化之前高速带动树脂拉伸，形成纤维。气体喷嘴的方向与树脂出来的方向一致。
[0010]通常无纺布生产的融喷技术以双流体(图1所示)为基础。热熔化树脂喷嘴出来的树脂被周围的热风压缩成形，产生机械性压缩膨胀的震动，生成的是短纤维。如果气流速度加快机械的振动周期也加快，熔化的高分子被破碎不能成为长纤维，因此高温气体的速度得不到提高。因此熔喷方式不能生产微米以下的纳米纤维。
[0011]现有的静电纺丝技术对不溶性物质的纳米纤维生产有很大的困难。现有的静电纺丝技术生成速度慢。不能对应大量生产。
【发明内容】
[0012]本发明的第一目的在于获得目前无法得到的大量生产纳米纤维的熔融静电纺丝装置，以便用于产业量产化上。
[0013]本发明的第二目的在于获得目前无法得到的大量生产纳米纤维的熔融静电纺丝方法，以便用于产业量产化上。
[0014]本发明的第三目的在于获得目前无法得到的纳米长纤维。
[0015]本发明的第四目的在于获得目前无法得到的纳米长纤维的制品。
[0016]本发明提供一种熔融静电纺丝装置，其中，所述装置利用高温高速空气和静电使高分子聚合物形成纳米纤维，包括:
[0017](a)可将可熔性高分子聚合物热熔化的熔化机构；
[0018](b)连接所述(a)的熔化机构并将熔化后的高分子聚合物进行喷吐的高分子聚合物唆头；
[0019]所述高分子聚合物进行喷吐的高分子聚合物喷头前面设有静电发生器以及使得高分子聚合物喷吐后带上静电的机构；
[0020](C)将(b)中喷吐出来的高分子聚合物拉伸的高温高压空气喷头，其中所述高温闻压空气喷头周围设有对闻压空气进彳丁加热的加热机构；
[0021]所述高温为100?800°C ;所述高压为0.1MPa?0.5MPa ；
[0022](d)设在(C)的高温高压空气喷头下游的防止静电干涉的绝缘板；
[0023](e)设在所述(d)的防止静电干涉的绝缘板下游的纳米纤维接收装置。
[0024]在本发明的一个【具体实施方式】中，所述高温为200?800°C;所述高压为0.2MPa?0.5MPa。
[0025]在本发明的一个【具体实施方式】中，所述(a)的可熔性高分子聚合物为多种或单一的热塑型高分子聚合物。
[0026]在本发明的一个【具体实施方式】中，所述(a)的可熔性高分子聚合物为多种或单一的热塑型高分子聚合物粒子。
[0027]在本发明的一个【具体实施方式】中，所述(b)的高分子聚合物喷头上覆盖防止散热的隔热材料。
[0028]在本发明的一个【具体实施方式】中，所述(b)的高分子聚合物喷头与所述(C)的高温高压空气喷头之间的匹配关系可选自如下组合:
[0029]单一的高温高压空气喷头匹配单个的高分子聚合物喷头；
[0030]单一的高温高压空气喷头匹配多个的高分子聚合物喷头；
[0031]多组的单一高温高压空气喷头匹配单个的高分子聚合物喷头；或是
[0032]多组的单一高温高压空气喷头匹配多个的高分子聚合物喷头。
[0033]本发明的第二方面的所述的熔融静电纺丝装置的静电纺丝方法，其中，包括如下步骤:
[0034](a)采用熔化机构将可熔性高分子聚合物热熔化；
[0035](b)采用高分子聚合物喷头将熔化后的高分子聚合物进行喷吐；
[0036]所述高分子聚合物喷头前面设有静电发生器，以使得高分子聚合物喷吐后带上静电；
[0037](c)通过高温高压空气喷头将喷吐出来的高分子聚合物迅速拉伸；
[0038](d)通过绝缘板防止喷吐出来的高分子聚合物产生静电干涉；
[0039](e)设置在绝缘板下游的纳米纤维接收装置对拉伸后的高分子聚合物进行接收，得到纳米纤维。
[0040]在本发明的一个【具体实施方式】中，所述方法的产量不低于3KG/小时。
[0041]本发明的第三方面提供一种所述的方法得到的纳米纤维。
[0042]在本发明的一个【具体实施方式】中，所述纳米纤维的直径为200?lOOOnm，优选500 ?800nm。
[0043]本发明的第四方面提供一种本发明所述的纳米纤维的制品，所述制品为隔热性材料、吸音材料、去除油脂与微小物质的高效过滤膜。
[0044]在一个【具体实施方式】中，所述微小物质包括病菌，病毒，微小粉尘或其组合。
【附图说明】
[0045]【图1】现有熔喷方法图示
[0046]【图2】熔融静电纺丝图示
[0047]【图3】多喷头孔的图示
[0048]【图4】可塑性高分子以及空气的流动示意图示
[0049]【图5】闻压空气加热不意图。
[0050]I...热可塑性高分子树脂2...高速空气
[0051]3..?现有的融喷树脂喷嘴4..?现有的空气喷嘴
[0052]5..?本发明用高分子聚合物喷头
[0053]6..?本发明用高温高压空气喷头
[0054]7...电极8...热可塑性高分子的熔化机构
[0055]9...绝缘板10...纤维收集装置
[0056]11...空气气流加热装置
【具体实施方式】
[0057]本发明人经过广泛而深入的研究，通过改进制备工艺，获得高产量的纳米纤维生产装置和方法，其适用于广泛的高分子种类并解决生产困难的问题。在此基础上完成了本发明。
[0058]本发明中，术语“含有”或“包括”表示各种成分可一起应用于本发明的混合物或组合物中。因此，术语“主要由...组成”和“由...组成”包含在术语“含有”或“包括”中。
[0059]热塑性高分子聚合物
[0060]本发明的熔融静电纺丝法可使用热可塑的高分子聚合物有聚酯纤维，聚酰胺，聚烯烃，聚氨酯(PU)等。聚酯纤维如聚对苯二甲酸乙二酯(PET)，聚对苯二甲酸丙二醇酯(PTT)，聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)，聚乳酸(PLA)等，聚酰胺有尼龙系列(NYL0N66、NYL0N6)，聚烯烃有聚乙烯(PE)，聚丙烯(PP)，聚苯乙烯(PS)等均可成为纳米纤维原材料。
[0061]纳米纤维
[0062]纳米尺寸纤维定义为直径Inm到10nm长度为直径的100倍以上的纤维状物质。但是根据使用用途，直径10nm到100nm的纤维我们也把它称为纳米纤维。纳