本發(fā)明屬于靜電紡絲領(lǐng)域，具體是涉及一種批量制備并列復(fù)合結(jié)構(gòu)納米纖維的靜電紡絲方法，特別是涉及一種朝上噴的批量制備并列復(fù)合結(jié)構(gòu)納米纖維的靜電紡絲方法。

背景技術(shù)：

通過靜電紡絲技術(shù)制備的納米纖維無紡布材料由于其具有超高的比表面積、高孔隙率和優(yōu)異的機(jī)械性能等優(yōu)良特性，目前已經(jīng)在生物醫(yī)學(xué)、過濾、催化、能源等眾多領(lǐng)域顯示出非常重要的應(yīng)用價值，并列復(fù)合結(jié)構(gòu)納米纖維與傳統(tǒng)單一結(jié)構(gòu)的納米纖維相比在產(chǎn)品性能上可以綜合多種材料的優(yōu)良性能，在研發(fā)功能性、多樣性、仿生性等方面具有更大的優(yōu)勢，受到了廣泛的關(guān)注。

傳統(tǒng)的并列針頭靜電紡絲技術(shù)是將兩個單一的毛細(xì)管噴絲口并列配置形成并列靜電噴絲頭，即由并列配置的兩個毛細(xì)管相互并排而成。電紡時，將a紡絲溶液和b紡絲溶液分別由兩個不同的注射泵進(jìn)行供液，在高壓靜電場作用下，能夠制備具有功能化的并列復(fù)合結(jié)構(gòu)納米纖維。然而采用該技術(shù)時制備并列復(fù)合結(jié)構(gòu)納米纖維的產(chǎn)量較低，且存在噴頭易堵塞的問題，無法實(shí)現(xiàn)并列復(fù)合結(jié)構(gòu)納米纖維的批量化生產(chǎn)。

目前對于靜電紡絲技術(shù)批量化制備并列復(fù)合結(jié)構(gòu)納米纖維的研究已經(jīng)取得了一定的突破，但仍存在著一定的問題。如楊衛(wèi)民等（專利號：zl201510076278.1）利用一種內(nèi)外錐面復(fù)合套筒實(shí)現(xiàn)了并列結(jié)構(gòu)納米纖維的批量制備，然而其作為一種朝下噴的紡絲方式，在紡絲過程中無法避免紡絲液滴直接噴向纖維氈，造成成品產(chǎn)生疵點(diǎn)，另外，其制備效率與內(nèi)外錐面復(fù)合套筒的直徑有很大的關(guān)系，當(dāng)其直徑過大時會造成單位面積制備效率的降低以及設(shè)備制造等困難。

因此，提出本發(fā)明。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

針對現(xiàn)有技術(shù)的上述技術(shù)問題，本發(fā)明的目的是提供一種批量制備并列復(fù)合結(jié)構(gòu)納米纖維的靜電紡絲方法，其利用雙側(cè)紡絲液面在高壓靜電場作用下產(chǎn)生不穩(wěn)定波動的原理，實(shí)現(xiàn)并列復(fù)合結(jié)構(gòu)納米纖維的批量生產(chǎn)。該方法避免了傳統(tǒng)并列靜電紡絲技術(shù)在紡絲過程中容易產(chǎn)生的噴頭易堵塞的問題，并且避免了紡絲過程中紡絲液滴直接噴向纖維氈、紡絲液面溶劑易揮發(fā)、制備效率低下等問題，該紡絲方法及裝置能夠大幅提高并列復(fù)合結(jié)構(gòu)納米纖維的生產(chǎn)效率。其相應(yīng)的裝置結(jié)構(gòu)簡單，操作方便，在紡絲過程中可以消除紡絲液滴直接噴向纖維氈、紡絲液面溶劑揮發(fā)、產(chǎn)能受限等問題，實(shí)現(xiàn)并列復(fù)合結(jié)構(gòu)納米纖維的高效批量制備。

為達(dá)到上述目的，本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的：

一種批量制備并列復(fù)合結(jié)構(gòu)納米纖維的靜電紡絲方法，包括以下步驟：

（1）通過紡絲液a和紡絲液b在噴絲頭上方形成左右兩側(cè)并列的復(fù)合層紡絲液；

（2）在高壓靜電場作用下形成并列結(jié)構(gòu)泰勒錐；

（3）從泰勒錐產(chǎn)生的射流經(jīng)拉伸固化后，在接收板上形成并列復(fù)合結(jié)構(gòu)納米纖維。

所述靜電紡絲方法在靜電紡絲裝置內(nèi)進(jìn)行，所述的靜電紡絲裝置包括紡絲頭基座，所述紡絲頭基座的上方連接有高壓靜電發(fā)生器的條狀噴絲頭，所述條狀噴絲頭的兩側(cè)分別為儲液池a和儲液池b，儲液池a和儲液池b上均設(shè)有紡絲液出口，所述儲液池a的一側(cè)為溶液回收池a，儲液池b的一側(cè)為溶液回收池b，所述溶液回收池a和溶液回收池b均設(shè)有進(jìn)口處，所述條狀噴絲頭的上方設(shè)有接收板，所述的接收板接地。

作為優(yōu)選的，紡絲過程中，紡絲液通過儲液池a和儲液池b各自的狹縫，在條狀噴絲頭上方匯合，形成兩側(cè)分離的復(fù)合層紡絲液，剩余的紡絲液a和紡絲液b分別流入兩側(cè)的溶液回收池a和溶液回收池b中。

所述條狀噴絲頭的橫截面為三角形、半圓形或者刀鋒形，條狀噴絲頭的縱向?yàn)橹本€型或者曲線型，條狀噴絲頭的寬度為1-4mm。

所述噴絲頭基座的橫截面為長方形，噴絲頭基座的縱向?yàn)榕c條狀噴絲頭相對應(yīng)的直線型或者曲線型，噴絲頭基座的寬度為4-8mm。

所述紡絲液出口為寬度1-5mm的狹縫。

所述紡絲液a置于儲液池a中，所述儲液池a出口處狹縫高于噴絲頭上方0-5mm；所述紡絲液b置于儲液池b中，所述儲液池b出口處狹縫高于噴絲頭上方0-5mm。

所述溶液回收池a和溶液回收池b的進(jìn)口處為寬度5-10mm的狹縫，所述的溶液回收池a和溶液回收池b的進(jìn)口處狹縫高于各自對應(yīng)的紡絲液出口的狹縫上方1-5mm；紡絲方向?yàn)槌希鼋邮瞻逦挥跅l狀噴絲頭上方100-500mm。

所述高壓靜電發(fā)生器的高壓靜電壓輸出范圍為101-100kv。

所述條狀噴絲頭為金屬材料；所述儲液池a和儲液池b均為絕緣材料；所述溶液回收池a和溶液回收池b均為絕緣材料；所述噴絲頭基座為絕緣材料；所述接收板為金屬材料。

本發(fā)明批量制備并列復(fù)合結(jié)構(gòu)納米纖維的靜電紡絲方法具有如下有益效果：

1、本發(fā)明的靜電紡絲方法極大地提高了并列復(fù)合結(jié)構(gòu)納米纖維的生產(chǎn)效率；

2、本發(fā)明的靜電紡絲裝置可以避免傳統(tǒng)并列靜電紡絲針頭結(jié)構(gòu)裝置易堵塞的現(xiàn)象，且容易清洗，穩(wěn)定性好；

3、本發(fā)明的靜電紡絲裝置可以避免其它并列靜電紡絲技術(shù)中存在的紡絲液滴直接噴向纖維氈、紡絲過程中紡絲液面溶劑易揮發(fā)等問題。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為橫截面為三角形、縱向?yàn)橹本€型的條狀噴絲頭結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3為橫截面為三角形、縱向?yàn)榍€型的條狀噴絲頭結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4為橫截面為半圓形、縱向?yàn)橹本€型的條狀噴絲頭結(jié)構(gòu)示意圖；

圖5為橫截面為半圓形、縱向?yàn)榍€型的條狀噴絲頭結(jié)構(gòu)示意圖。

其中，1為溶液回收池a、2為溶液回收池b、3為儲液池a、4為儲液池b、5為條狀噴絲頭、6為噴絲頭基座、7為高壓靜電發(fā)生器、8為接收板。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合具體實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步的說明，但本發(fā)明的保護(hù)范圍并不限于此。

本發(fā)明一種批量制備并列復(fù)合結(jié)構(gòu)納米纖維的靜電紡絲方法，包括如下步驟：紡絲溶液a選用質(zhì)量濃度為10%的聚丙烯腈（pan）溶液，紡絲溶液b采用14%的聚氨酯（pu）溶液，紡絲溶液a和b分別從各自儲液池出口處狹縫以一定的流速溢出，并在條狀噴絲頭5上沿相遇，溢出紡絲溶液流入各自對應(yīng)的溶液回收池；當(dāng)條狀噴絲頭5上沿形成穩(wěn)定的兩側(cè)紡絲液分布時，高壓靜電發(fā)生器7開始施加一定的電壓，使條狀噴絲頭5上沿的兩側(cè)復(fù)合層紡絲液在高壓靜電場作用下形成不穩(wěn)定波動，由紡絲液面上形成的多個并列復(fù)合結(jié)構(gòu)泰勒錐產(chǎn)生并列復(fù)合結(jié)構(gòu)射流，經(jīng)拉伸干燥后形成并列復(fù)合結(jié)構(gòu)納米纖維。

如圖1-5所示，本發(fā)明中的靜電紡絲裝置包括條狀噴絲頭5，條狀噴絲頭5置于噴絲頭基座6上方，其橫截面為三角形、半圓形或者刀鋒形，縱向?yàn)橹本€型或者曲線型，其寬度為1-4mm。噴絲頭基座6的橫截面為長方形，縱向?yàn)榕c條狀噴絲頭5相對應(yīng)的直線型或者曲線型，其寬度為4-8mm。儲液池a3和儲液池b4分別位于噴絲頭基座6的兩側(cè)，其紡絲液出口處為寬度1-5mm的狹縫。紡絲液a置于儲液池a3中，儲液池a3出口處狹縫高于條狀噴絲頭5上方0-5mm；紡絲液b置于儲液池b4中，儲液池b4出口處狹縫高于條狀噴絲頭5上方0-5mm。溶液回收池a和溶液回收池b分別置于噴絲頭基座6的兩側(cè)，并且分別位于對應(yīng)儲液池a3和儲液池b4的外側(cè)，其進(jìn)口處為寬度5-10mm的狹縫，溶液回收池a1和溶液回收池b2進(jìn)口處狹縫高于各自對應(yīng)的儲液池a3和儲液池b4狹縫上方1-5mm。紡絲方向?yàn)槌?，即接收?位于條狀噴絲頭5正上方的100-500mm，條狀噴絲頭5與高壓靜電發(fā)生器7的正極相連，接收板8接地。

本發(fā)明在紡絲過程中紡絲液通過儲液池a3和儲液池b4各自的狹縫，在條狀噴絲頭5上方匯合形成兩側(cè)分離的復(fù)合層紡絲液，剩余的紡絲液a、b分別流入兩側(cè)的溶液回收池a1和溶液回收池b2。

其中，并列復(fù)合結(jié)構(gòu)納米纖維中a纖維與b纖維比例可以通過紡絲液a及紡絲液b自各自儲液池出口處狹縫的溢出量、溢出速率以及紡絲液粘度、導(dǎo)電率進(jìn)行調(diào)節(jié)。高壓靜電壓輸出范圍為10-100kv。

本發(fā)明中的條狀噴絲頭5為金屬材料，噴絲頭基座6為絕緣材料，儲液池a3和儲液池b4為絕緣材料，溶液回收池a1和溶液回收池b2為絕緣材料，接收板8為金屬材料。

本發(fā)明可以提高制備并列復(fù)合結(jié)構(gòu)納米纖維的產(chǎn)量，實(shí)現(xiàn)并列復(fù)合結(jié)構(gòu)納米纖維的連續(xù)化、規(guī)模化制備。

上述實(shí)施例僅用于解釋說明本發(fā)明的發(fā)明構(gòu)思，而非對本發(fā)明權(quán)利保護(hù)的限定，凡利用此構(gòu)思對本發(fā)明進(jìn)行非實(shí)質(zhì)性的改動，均應(yīng)落入本發(fā)明的保護(hù)范圍。