【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及超细纤维材料，具体涉及一种基于静电气喷纺的超细纤维多孔材料及其制备方法。
技术介绍
1、超细纤维具有直径小、比表面积高等优点，使其所制材料具有许多优于常规纤维材料的性能，如孔隙率高、轻质柔软等，在高温隔热、防寒保暖、过滤分离等领域具有巨大的应用潜力。制备超细纤维的主要方法有熔喷纺丝、离心甩丝、气流喷吹等方法。其中，熔喷纺丝法制备的纤维直径多在2～10μm之间，且难以进一步细化，限制了该方法的广泛应用。离心甩丝过程中离心机的高速旋转会造成纤维断裂，因此产品连续性较差；气流喷吹法在制备纤维的过程中难以控制气流状态，易使纤维直径和形态差异性较大，影响纤维产品质量。
2、静电气喷纺丝技术是在静电纺丝的基础上加装气喷装置，使射流同时在静电力和气流力的作用下快速牵伸实现超细纤维高效制备的技术。其中，高压静电不仅对射流进行牵伸细化还起到稳定射流状态的作用，高速气流还进一步提升了纤维生产速率。但目前加装气喷装置后，只能制备纤维膜，无法一步制备蓬松的纤维絮片，只能依靠后加工工艺多次堆叠铺网才能形成纤维絮片，工序复杂。
3、针对上述问题，已经有研究人员在该领域进行了相关研究。专利zl201811009580.5在喷头中心设置气流喷嘴、喷头边缘设置多个纺丝喷头，利用中心气流同时对多个纺丝喷头喷出的射流进行牵伸，这易导致纤维间发生集束现象从而影响产品质量；专利zl201210037687.7将喷丝孔同轴设置于气孔内部，通过气流增强射流牵伸效果制备聚砜酰胺纳米纤维网。该方法只能通过气流增强射流的牵伸效果，仅可形成致密
技术实现思路
1、本专利技术的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷中的至少一种而提供一种基于静电气喷纺的超细纤维多孔材料及其制备方法。本专利技术基于静电气喷纺实现超细纤维多孔材料的高效制备，同时，采用本专利技术的方法可实现超细纤维多孔材料孔隙率的精确调控，具体体现在：
2、现有技术虽可制备出超细纤维，但其生产效率难以提升，大大限制了实际生产需求。本专利技术在利用高压静电对纺丝液进行牵伸的前提下，加入高速喷吹的涡型气流，可快速带动纺丝液喷射，大幅提升了生产速度。
3、现有技术虽可制备出超细纤维多孔材料，但材料形态单一，通常只能以膜的形式存在。本专利技术提出了湿汽诱导射流相分离，通过控制带电射流的相分离固化速度，配合高速喷吹的涡型气流，实现超细纤维不同卷曲率和缠结程度的精准调控，得到致密纤维膜或蓬松纤维絮片，可有效拓宽超细纤维多孔材料在隔热、过滤、保暖、吸音等领域的应用。
4、现有超细纤维多孔材料层间易剥离，力学性能差，限制了实际应用。本专利技术设计了熔接复合/喷胶热轧以及干燥定型工艺，增强了纤维之间的物理连接作用，使超细纤维多孔材料不易分层并兼具良好的压缩回弹性、拉伸断裂强度。
5、本专利技术的目的可以通过以下技术方案来实现：
6、本专利技术目的之一在于一种基于静电气喷纺的超细纤维多孔材料的制备方法，包括如下步骤：
7、s1、配置纺丝液；根据每次加入原料前的溶液粘度调整搅拌速度，保证原料的快速溶解和反应；同时，设置变频控温装置，通过实时调控反应体系的温度来调节溶液粘度和分散状态，以保证纺丝液的长效稳定储存；
8、s2、同轴喷头处设置阻流棒横穿出气口，正对同轴喷头出料口方向设置有接收板；纺丝液经同轴喷头挤出，在高压静电作用下形成射流，同时气流穿过阻流棒形成涡旋气流，带动荷电射流进行高速牵伸和鞭动卷曲，通过调控气流速度可改变涡旋大小，从而调控射流的卷曲幅度和形态；
9、s3、设置恒温恒湿控制装置，通过调控纺丝区域的湿汽浓度，控制射流的相分离固化速度，固定射流的不同形态，从而改变纤维的形态和缠结程度；当射流缓慢相分离时，得到的是直纤维，形成纤维膜；当射流快速相分离时，得到的是卷曲纤维，卷曲纤维经互相缠结形成三维立体互锁结构，形成纤维絮片；
10、s4、当s3得到的产物为纤维膜时，将纤维膜置于高温下使纤维熔接复合，干燥定型，得到超细纤维多孔膜，即为超细纤维多孔材料；或是，当s3得到的产物为纤维絮片时，在纤维絮片表面进行喷胶热轧，干燥定型，得到超细纤维絮片材料，即为超细纤维多孔材料。
11、更具体地，射流相分离状态可通过纺丝液在不同湿度下进行浊点滴定确认，高湿汽浓度下(＞80％)，30s内出现明显的相分离现象，相分离速度快；低湿汽浓度下(＜50％)，超过130s才会发生相分离，相分离速度慢。由于在静电纺丝过程中，成纤速度是非常快的，射流比表面积大，因此在纺丝过程中，相分离快的溶液在喷出后几毫秒内就会发生相分离。
12、更具体地，本专利技术设置有恒温恒湿控制装置，该恒温恒湿控制装置包括湿汽输送管道、湿汽出孔、温湿度传感器、气泵、温湿度控制/反馈调节系统；温湿度控制/反馈调节系统设置所需的纺丝温湿度，湿汽经气泵增压，通过湿汽输送管道，输送至湿汽出孔均匀分散至纺丝区域；纺丝过程中，温湿度传感器实时监测区域内温湿度变化，并反馈至温湿度控制/反馈调节系统，维持区域温湿度恒定；通过调控纺丝区域的湿汽浓度，控制射流的相分离固化速度，固定射流的不同形态，从而改变纤维的形态和缠结程度。
13、进一步地，所述超细纤维多孔材料的纺丝液包括原料，以及溶解原料的溶剂，所述原料的浓度为10～60wt％；
14、所述原料选自聚氧化乙烯、聚氯乙烯、聚偏氟乙烯、聚碳酸酯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚对苯甲酸丙二醇酯、聚苯乙烯、聚氨酯、聚苯并咪唑、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚己内酯、聚乙烯、聚乳酸、聚羟基丁酸酯、聚丙烯腈、聚酰胺、聚酰胺亚胺、聚乙烯醇、聚乙烯醇缩丁醛、聚砜、聚乙烯亚胺、聚酰亚胺、芳纶1313、四甲醇钛、四乙醇钛、正丙醇钛、异丙醇钛、正丁醇钛、异丁醇钛、正硅酸乙酯、叔丁醇钛、四戊醇钛、异辛醇钛中、四甲醇锆、四乙醇锆、正丙醇锆、异丙醇锆、正丁醇锆、异丁醇锆、叔丁醇锆、四戊醇锆、三甲氧基铝、三乙醇铝、三正丙氧基铝、异丙醇铝、正丁醇铝、仲丁醇铝或叔丁醇铝中的一种或几种；
15、所述溶剂选自水、n,n-二甲基甲酰胺、n,n-二甲基乙酰胺、甲醇、乙醇、甲酸、乙酸、二甲基亚砜、甲苯、丙酮、环己烷、异丁醇、二氯甲烷、乙酸丁酯、乙酸乙酯、氯仿、甲本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种基于静电气喷纺的超细纤维多孔材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种基于静电气喷纺的超细纤维多孔材料的制备方法，其特征在于，所述超细纤维多孔材料的纺丝液包括原料，以及溶解原料的溶剂，所述原料的浓度为10～60wt％；
3.根据权利要求2所述的一种基于静电气喷纺的超细纤维多孔材料的制备方法，其特征在于，所述原料选自聚氨酯、正丁醇钛、聚砜或正硅酸乙酯中的一种或多种；所述溶剂选自N,N-二甲基甲酰胺、水或乙醇中的一种或多种。
4.根据权利要求1所述的一种基于静电气喷纺的超细纤维多孔材料的制备方法，S2中，所述纺丝液在0～150kV静电作用形成射流；所述气流的速度为0～25m/s；所述同轴喷头与接收板之间的接收距离为10～70cm；所述同轴喷头出料口的灌注速度为5～80ml/h。
5.根据权利要求1所述的一种基于静电气喷纺的超细纤维多孔材料的制备方法，S3中，所述纺丝区域的纺丝温度为10～50℃，环境相对湿度为10～99％，纤维卷曲率为5～60％。
6.根据权利要求1所述的一种基于静电气喷
7.根据权利要求1所述的一种基于静电气喷纺的超细纤维多孔材料的制备方法，S4中，所述喷胶热轧过程中，所使用的喷胶雾化喷嘴的喷胶量范围为0～50mL/min，雾化胶水直径1～10μm。
8.根据权利要求1所述的一种基于静电气喷纺的超细纤维多孔材料的制备方法，S4中，所述干燥定型过程中，采用干燥热风和冷风对超细纤维多孔材料进行后处理，热风的温度范围为40～150℃，冷风的温度范围为5～20℃，抽吸压力为0.1～10MPa。
9.一种基于静电气喷纺的超细纤维多孔材料，其特征在于，其采用如权利要求1-8任一项所述制备方法制得。
10.根据权利要求9所述的一种基于静电气喷纺的超细纤维多孔材料，其特征在于，所述超细纤维多孔材料为超细纤维多孔膜或超细纤维絮片材料；
...【技术特征摘要】
1.一种基于静电气喷纺的超细纤维多孔材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种基于静电气喷纺的超细纤维多孔材料的制备方法，其特征在于，所述超细纤维多孔材料的纺丝液包括原料，以及溶解原料的溶剂，所述原料的浓度为10～60wt％；
3.根据权利要求2所述的一种基于静电气喷纺的超细纤维多孔材料的制备方法，其特征在于，所述原料选自聚氨酯、正丁醇钛、聚砜或正硅酸乙酯中的一种或多种；所述溶剂选自n,n-二甲基甲酰胺、水或乙醇中的一种或多种。
4.根据权利要求1所述的一种基于静电气喷纺的超细纤维多孔材料的制备方法，s2中，所述纺丝液在0～150kv静电作用形成射流；所述气流的速度为0～25m/s；所述同轴喷头与接收板之间的接收距离为10～70cm；所述同轴喷头出料口的灌注速度为5～80ml/h。
5.根据权利要求1所述的一种基于静电气喷纺的超细纤维多孔材料的制备方法，s3中，所述纺丝区域的纺丝温度为10～50℃，环境相对湿度为10～99％，纤维卷曲率为5～60％。...
【专利技术属性】
技术研发人员：丁彬，张世超，陈一肖，戴子昕，丁瑞达，闫哲，缪润伍，俞建勇，
申请(专利权)人：东华大学，
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。