CN109097842A - 一种聚合物静电纺丝接收网帘的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种聚合物静电纺丝接收网帘的制备方法，包括如下体步骤：1）：将导电物质的粉末与聚合物树脂切片混合，充分混合均匀后加入到熔融纺丝机，升温至聚合物熔点以上，然后通过挤出机构进行纺丝，并对纺丝充分牵伸，得到聚合物长丝；2）：将步骤1）所得的聚合物长丝在加捻机上加捻，得到加捻后的聚合物长丝；3）：将步骤2）所得聚合物长丝在织机上进行编织成聚合物静电纺丝接收网帘。本发明制备的聚合物静电纺丝接收网帘，常温下具有较好的抗拉伸力学性能，同时具有良好的耐收缩性，适用于静电纺丝的接收。

Description

一种聚合物静电纺丝接收网帘的制备方法
技术领域
本发明属于纺织工程和静电纺丝领域，尤其涉及一种聚合物静电纺丝接收网帘的制备方法。
技术背景
静电纺丝技术是目前实验室制备纳米纤维最有效、最易于实现的工艺，其原理是利用高压静电场使聚合物溶液或熔体细流获得足够牵伸而得到纳米级纤维。但静电纺丝技术目前尚处在实验室研究阶段，距离产业化应用还存有较大的距离。实验室静电纺丝***一般由喷丝头及纺丝液供给***、纤维收集装置和高压发生器三个主要部分组成。其中，纤维收集装置是静电纺丝的关键一环，其必须具备良好导电性以便及时将纤维集合体中累积的电荷排出。性能良好的接收装置能够将静电纺丝纳米纤维收集过来，因此对纳米纤维的综合性能有着重要影响。
静电纺丝技术的纤维收集装置最初采用固定的金属平板，目前多采用可移动的金属滚筒或金属圆盘等，其材质一般为铝箔、铁板、铁网、铜网、铁滚筒、铝滚筒等。以上接收装置具有很好的导电性能和易制备等优势，但也存在诸多缺点：(1)接收面积小、循环接收路径短，造成纤维将在厚度方向上不断累积；(2)接收装置表面通常需要额外附加一层柔性材料才能将纤维网揭下，操作不便。以上不足导致静电纺丝设备连续生产能力差，限制了静电纺丝技术的产业化推广。因此，研究开发出可连续生产的纤维接收装置是静电纺丝产业化的关键环节。
公开号为CN206799893U的中国专利介绍了一种含有静电纺丝收集功能的防霾窗纱连续生产装置。该生产装置采用金属滚筒作为静电纺丝的负极，同时通过放纱装置连续放出底纱并经过在金属滚筒表面，静电纺丝纤维获得转移。此种方式虽能够实现静电纺丝纤维的连续接收，但由于底纱不具备导电能力，核心接收装置依然为金属滚筒，生产速度不可避免地受金属滚筒工作区面积大小的限制。
发明内容
为了解决上述技术问题，本发明提供一种聚合物静电纺丝接收网帘的制备方法，该制备方法工艺控制容易，所制备聚合物静电纺丝接收网帘具有较好的力学性能和导电性能，能够为静电纺丝技术提供连续化生产的接收装置。
本发明采用的技术方案是：一种聚合物静电纺丝接收网帘的制备方法，包括如下体步骤：
1）将导电物质的粉末与聚合物树脂切片混合，充分混合均匀后加入到熔融纺丝机，升温至聚合物熔点以上，然后通过挤出机构进行挤出，并对挤出物充分牵伸，得到聚合物长丝；
2）将步骤1）所得的聚合物长丝在加捻机上加捻，得到加捻后的聚合物长丝；
3）将步骤2）所得聚合物长丝在织机上进行编织成聚合物静电纺丝接收网帘。
上述的一种聚合物静电纺丝接收网帘的制备方法中，步骤1）中的聚合物树脂切片为PET、PBT、PTT、PA6、PA66、PE、PP、PAN、PSA、PPS中的一种切片或几种切片的混合物；聚合物树脂切片的熔体指数为100~1300 g/10min。
上述的一种聚合物静电纺丝接收网帘的制备方法中，步骤1）中的导电物质的粉末为Au、Ag、Cu、Fe、Al、Ni、Zn、Sn、SnO2、ZnO、炭黑、石墨、石墨烯、聚乙炔、聚苯乙炔、聚噻吩、聚吡咯、聚对亚苯和聚苯胺中的一种物质的粉末或二种物质的粉末的混合物，导电物质的粉末的粒径为1~3000 nm。
上述的一种聚合物静电纺丝接收网帘的制备方法中，步骤1）中的聚合物树脂切片与导电物质的质量比为90~99.7: 10~0.3。
上述的一种聚合物静电纺丝接收网帘的制备方法中，步骤1）中的挤出机的挤出方式为螺杆挤压机挤出或高压惰性气体挤出；喷丝孔直径为0.05~0.5 mm；牵伸方式为气流牵伸或机械牵伸。
上述的一种聚合物静电纺丝接收网帘的制备方法中，步骤2）中的聚合物长丝的细度为0.1~100dtex，比电阻在10~106 Ω·cm。
上述的一种聚合物静电纺丝接收网帘的制备方法中，步骤2）中的聚合物长丝捻度为0~100。
上述的一种聚合物静电纺丝接收网帘的制备方法中，步骤3）中采用的织机为有梭织机、喷气织机、剑杆织机或片梭织机。
上述的一种聚合物静电纺丝接收网帘的制备方法中，步骤3）中所织聚合物静电纺丝接收网帘的经、纬纱密为100~1000 根/10cm。
上述的一种聚合物静电纺丝接收网帘的制备方法中，步骤1）中将导电物质的粉末与聚合物树脂切片的混合物升温至230-290℃，保温30-35min，使其熔融。
与现有技术相比，本发明的有益效果在于：
1）本发明制备的聚合物树脂材质静电纺丝接收网帘，不仅具有聚合物树脂材料良好的机械性能，而且具良好的导电能力，因此能够做静电纺丝***的接收电极，便于纤维沉积，并及时将积累的电荷传导至工作辊转移出去。
2）本发明制备的聚合物树脂材质静电纺丝接收网帘，在工作辊的驱动下能够实现持续的循环运动，能够接收静电纺丝机纺出的纳米纤维并及时将其转移至下一工序，从而实现静电纺丝的连续化。
3）本发明制备的聚合物树脂材质静电纺丝接收网帘，其经纱、纬纱均为聚合物长丝，毛羽少、组织结构紧密、孔隙小，表面均匀平整。
4）本发明制备的聚合物树脂材质静电纺丝接收网帘，尺寸稳定性好，能够适应静电纺丝的环境。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明做进一步的说明
实施例1
1）在室温下，称取干燥后的PET树脂切片和Ag粉末，质量比为98:2，Ag粉末的粒径为100nm，充分混合均匀后喂入熔融纺丝机，升温至265℃并保持30min使其充分熔融，然后通过高压惰性气体进行纺丝，喷丝孔直径为0.1mm。聚合物熔体流出喷丝孔以后，在机械牵伸作用下得到充分牵伸，得到聚合物长丝，
2）将步骤1）所得聚合物长丝在加捻机上加捻，得到长丝捻度为13，细度为0.01dtex，比电阻在1000Ω·cm的聚合物长丝。
3）将步骤2）所得聚合物长丝在有梭织机上进行编织，编织成经、纬纱密范围为1000根/10cm的聚合物静电纺丝接收网帘。
实施例2
1）在室温下，称取干燥后的PPS树脂切片和Au粉末，质量比为99:1，Au粉末的粒径为800nm，充分混合均匀后喂入熔融纺丝机，升温至285℃并保持35min使其充分熔融，然后通过高压惰性气体进行纺丝，聚合物熔体流出喷丝孔以后，在高速冷风作用下得到充分牵伸，得到聚合物长丝，喷丝孔直径为0.2mm。
2）将步骤1）所得聚合物长丝在加捻机上加捻，得到长丝捻度为9，细度为2dtex，比电阻在5000Ω·cm的聚合物长丝。
3）将步骤2）所得聚合物长丝在喷气织机上进行编织，得到经、纬纱密范围为900根/10cm的聚合物静电纺丝接收网帘。
实施例3
1）在室温下，称取干燥后的PBT树脂切片和Au粉末，质量比为99:1，Cu粉末的粒径为3000nm，充分混合均匀后喂入熔融纺丝机，升温至230℃并保持30min使其充分熔融，然后通过螺杆挤出机进行纺丝，聚合物熔体流出喷丝孔以后，在机械牵伸作用下得到充分牵伸，得到聚合物长丝，喷丝孔直径为0.5mm。
2）将步骤1）所得聚合物长丝在加捻机上加捻，得到长丝捻度为15，细度为15dtex，比电阻在4000Ω·cm的聚合物长丝。
3）将步骤2）所得聚合物长丝在剑杆织机上进行编织，得到经、纬纱密范围为600根/10cm的聚合物静电纺丝接收网帘。
实施例4
1）在室温下，称取干燥后的PTT树脂切片和Fe粉，质量比为99.7:0.3，Fe粉的粒径为1000nm，充分混合均匀后喂入熔融纺丝机，升温至290℃并保持30min使其充分熔融，然后通过螺杆挤出机进行纺丝，聚合物熔体流出喷丝孔以后，在高速冷风作用下得到充分牵伸，得到聚合物长丝，喷丝孔直径为0.3mm。
2）将步骤1）所得聚合物长丝在加捻机上加捻，得到长丝捻度为100，细度为0.1dtex，比电阻在15000Ω·cm的聚合物长丝。
3）将步骤2）所得聚合物长丝在喷气织机上进行编织，得到经、纬纱密范围为700根/10cm的聚合物静电纺丝接收网帘。
实施例5
1）在室温下，称取干燥后的PA6树脂切片和Al粉，质量比为93:7，Al体的粒径为1500nm，充分混合均匀后喂入熔融纺丝机，升温至290℃并保持30min使其充分熔融，然后通过螺杆挤出机进行纺丝，聚合物熔体流出喷丝孔以后，在机械牵伸作用下得到充分牵伸，得到聚合物长丝，喷丝孔直径为0.4mm。
2）将步骤1）所得聚合物长丝在加捻机上加捻，得到长丝捻度为0，细度为30dtex，比电阻在105Ω·cm的聚合物长丝。
3）将步骤2）所得聚合物长丝在喷气织机上进行编织，得到经、纬纱密范围为450根/10cm的聚合物静电纺丝接收网帘。
实施例6
1）在室温下，称取干燥后的PAN树脂切片和Ni粉体，质量比为93:7，Ni粉体的粒径为2000nm，充分混合均匀后喂入熔融纺丝机，升温至290℃并保持30min使其充分熔融，然后通过螺杆挤出机进行纺丝，聚合物熔体流出喷丝孔以后，在高机械牵伸作用下得到充分牵伸，得到聚合物长丝，喷丝孔直径为0.4mm。
2）将步骤1）所得聚合物长丝在加捻机上加捻，得到长丝捻度为0，细度为30dtex，比电阻在105Ω·cm的聚合物长丝。
3）将步骤2）所得聚合物长丝在剑杆织机上进行编织，得到经、纬纱密范围为450根/10cm的聚合物静电纺丝接收网帘。
实施例7
1）在室温下，称取干燥后的PA66树脂切片和石墨烯粉体，质量比为93:7，石墨烯粉体的粒径为1nm，充分混合均匀后喂入熔融纺丝机，升温至290℃并保持30min使其充分熔融，然后通过高压惰性气体进行纺丝，聚合物熔体流出喷丝孔以后，在机械牵伸作用下得到充分牵伸，得到聚合物长丝，喷丝孔直径为0.05mm。
2）将步骤1）所得聚合物长丝在加捻机上加捻，得到长丝捻度为0，细度为30dtex，比电阻在105Ω·cm的聚合物长丝。
3）将步骤2）所得聚合物长丝在片梭织机上进行编织，得到经、纬纱密范围为450根/10cm的聚合物静电纺丝接收网帘。
实施例8
1）在室温下，称取干燥后的PSA树脂切片和石墨烯粉体，质量比为97:3，石墨烯粉体的粒径为1000nm，充分混合均匀后喂入熔融纺丝机，升温至290℃并保持30min使其充分熔融，然后通过螺杆挤出机进行纺丝，聚合物熔体流出喷丝孔以后，在高速冷风作用下得到充分牵伸，得到聚合物长丝，喷丝孔直径为0.2mm。
2）将步骤1）所得聚合物长丝在加捻机上加捻，得到长丝捻度为10，细度为20dtex，比电阻在1000Ω·cm的聚合物长丝。
3）将步骤2）所得聚合物长丝在片梭织机上进行编织，得到经、纬纱密范围为500根/10cm的聚合物静电纺丝接收网帘。
实施例9
1）在室温下，称取干燥后的PSA树脂切片和炭黑粉体，质量比为97:3，炭黑粉体的粒径为1000nm，充分混合均匀后喂入熔融纺丝机，升温至290℃并保持30min使其充分熔融，然后通过螺杆挤出机进行纺丝，聚合物熔体流出喷丝孔以后，在高速冷风作用下得到充分牵伸，得到聚合物长丝，喷丝孔直径为0.2mm。
2）将步骤1）所得聚合物长丝在加捻机上加捻，得到长丝捻度为10，细度为20dtex，比电阻在104Ω·cm的聚合物长丝。
3）将步骤2）所得聚合物长丝在片梭织机上进行编织，得到经、纬纱密范围为500根/10cm的聚合物静电纺丝接收网帘。
实施例10
1）在室温下，称取干燥后的PET树脂切片和聚苯胺粉末，质量比为90:10，聚苯胺粉末的粒径为2500nm，充分混合均匀后喂入熔融纺丝机，升温至265℃并保持30min使其充分熔融，然后通过螺杆挤出机进行纺丝，聚合物熔体流出喷丝孔以后，在机械牵伸作用下得到充分牵伸，得到聚合物长丝，喷丝孔直径为0.5mm。
2）将步骤1）所得聚合物长丝在加捻机上加捻，得到长丝捻度为10，细度为100dtex，比电阻在106Ω·cm的聚合物长丝。
3）将步骤2）所得聚合物长丝在有梭织机上进行编织，得到经、纬纱密范围为100根/10cm的聚合物静电纺丝接收网帘。
实施例11
1）在室温下，称取干燥后的PTT树脂切片和聚乙炔粉体，质量比为92:8，聚乙炔粉体的粒径为1500nm，充分混合均匀后喂入熔融纺丝机，升温至290℃并保持30min使其充分熔融，然后通过螺杆挤出机进行纺丝，聚合物熔体流出喷丝孔以后，在高速冷风作用下得到充分牵伸，得到聚合物长丝，喷丝孔直径为0.1mm。
2）将步骤1）所得聚合物长丝在加捻机上加捻，得到长丝捻度为60，细度为20dtex，比电阻在105Ω·cm的聚合物长丝。
3）将步骤2）所得聚合物长丝在片梭织机上进行编织，得到经、纬纱密范围为550根/10cm的聚合物静电纺丝接收网帘。
实施例12
1）在室温下，称取干燥后的PE树脂切片和聚苯乙炔粉体，质量比为93:7，聚苯乙炔粉体的粒径为1nm，充分混合均匀后喂入熔融纺丝机，升温至290℃并保持30min使其充分熔融，然后通过高压惰性气体进行纺丝，聚合物熔体流出喷丝孔以后，在机械牵伸作用下得到充分牵伸，得到聚合物长丝，喷丝孔直径为0.4mm。
2）将步骤1）所得聚合物长丝在加捻机上加捻，得到长丝捻度为50，细度为30dtex，比电阻在105Ω·cm的聚合物长丝。
3）将步骤2）所得聚合物长丝在片梭织机上进行编织，得到经、纬纱密范围为450根/10cm的聚合物静电纺丝接收网帘。
实施例13
1）在室温下，称取干燥后的PA66树脂切片和聚噻吩粉体，质量比为96:4，聚噻吩粉体的粒径为1000nm，充分混合均匀后喂入熔融纺丝机，升温至290℃并保持30min使其充分熔融，然后通过螺杆挤出机进行纺丝，聚合物熔体流出喷丝孔以后，在高速冷风作用下得到充分牵伸，得到聚合物长丝，喷丝孔直径为0.4mm。
2）将步骤1）所得聚合物长丝在加捻机上加捻，得到长丝捻度为0，细度为30dtex，比电阻在105Ω·cm的聚合物长丝。
3）将步骤2）所得聚合物长丝在片梭织机上进行编织，得到经、纬纱密范围为450根/10cm的聚合物静电纺丝接收网帘。
实施例14
1）在室温下，称取干燥后的PP树脂切片和聚吡咯粉体，质量比为95:5，聚吡咯粉体的粒径为500nm，充分混合均匀后喂入熔融纺丝机，升温至290℃并保持30min使其充分熔融，然后通过高压惰性气体进行纺丝，聚合物熔体流出喷丝孔以后，在高速冷风作用下得到充分牵伸，得到聚合物长丝，喷丝孔直径为0.4mm。
2）将步骤1）所得聚合物长丝在加捻机上加捻，得到长丝捻度为0，细度为30dtex，比电阻在105Ω·cm的聚合物长丝。
3）将步骤2）所得聚合物长丝在片梭织机上进行编织，得到经、纬纱密范围为450根/10cm的聚合物静电纺丝接收网帘。
实施例15
1）在室温下，称取干燥后的PET树脂切片和聚对亚苯粉体，质量比为97:3，聚对亚苯粉体的粒径为2100nm，充分混合均匀后喂入熔融纺丝机，升温至290℃并保持30min使其充分熔融，然后通过螺杆挤出机进行纺丝，聚合物熔体流出喷丝孔以后，在机械牵伸作用下得到充分牵伸，得到聚合物长丝，喷丝孔直径为0.4mm。
2）将步骤1）所得聚合物长丝在加捻机上加捻，得到长丝捻度为0，细度为30dtex，比电阻在105Ω·cm的聚合物长丝。
3）将步骤2）所得聚合物长丝在片梭织机上进行编织，得到经、纬纱密范围为450根/10cm的聚合物静电纺丝接收网帘。
实施例16
1）在室温下，称取干燥后的PTT树脂切片和聚苯胺粉体，质量比为99.7:0.3，聚苯胺粉体的粒径为1500nm，充分混合均匀后喂入熔融纺丝机，升温至290℃并保持30min使其充分熔融，然后通过螺杆挤出机进行纺丝，聚合物熔体流出喷丝孔以后，在高速冷风作用下得到充分牵伸，得到聚合物长丝，喷丝孔直径为0.1mm。
2）将步骤1）所得聚合物长丝在加捻机上加捻，得到长丝捻度为100，细度为20dtex，比电阻在106Ω·cm的聚合物长丝。
3）将步骤2）所得聚合物长丝在片梭织机上进行编织，得到经、纬纱密范围为600根/10cm的聚合物静电纺丝接收网帘。

Claims (10)

1.一种聚合物静电纺丝接收网帘的制备方法，包括如下体步骤：
1）将导电物质的粉末与聚合物树脂切片混合，充分混合均匀后加入到熔融纺丝机，升温至聚合物熔点以上，然后通过挤出机构进行挤出，并对挤出物充分牵伸，得到聚合物长丝；
2）将步骤1）所得的聚合物长丝在加捻机上加捻，得到加捻后的聚合物长丝；
3）将步骤2）所得聚合物长丝在织机上进行编织成聚合物静电纺丝接收网帘。
2.如权利1所述的聚合物静电纺丝接收网帘的制备方法，步骤1）中的聚合物树脂切片为PET、PBT、PTT、PA6、PA66、PE、PP、PAN、PSA、PPS中的一种切片或几种切片的混合物；聚合物树脂切片的熔体指数为100~1300 g/10min。
3.如权利1所述的聚合物静电纺丝接收网帘的制备方法，步骤1）中的导电物质的粉末为Au、Ag、Cu、Fe、Al、Ni、Zn、Sn、SnO2、ZnO、炭黑、石墨、石墨烯、聚乙炔、聚苯乙炔、聚噻吩、聚吡咯、聚对亚苯和聚苯胺中的一种物质的粉末或二种物质的粉末的混合物，导电物质的粉末的粒径范围在1~3000nm。
4.如权利1、2或3所述的聚合物静电纺丝接收网帘的制备方法，步骤1）中的聚合物树脂切片与导电物质的质量比为90~99.7:10~0.3。
5.如权利1所述的聚合物静电纺丝接收网帘的制备方法，步骤1）中的挤出机的挤出方式为螺杆挤压机挤出或高压惰性气体挤出；喷丝孔直径为0.05~0.5mm；牵伸方式为高压气流牵伸或机械牵伸。
6.如权利1所述的聚合物静电纺丝接收网帘的制备方法，步骤2）中的聚合物长丝的细度为0.1~100dtex，比电阻在10~106 Ω·cm。
7.如权利1所述的聚合物静电纺丝接收网帘的制备方法，步骤2）中的聚合物长丝捻度为0~100。
8.如权利1所述的聚合物静电纺丝接收网帘的制备方法，步骤3）中采用的织机为有梭织机、喷气织机、剑杆织机或片梭织机。
9.如权利1所述的聚合物静电纺丝接收网帘的制备方法，步骤3）中所织聚合物静电纺丝接收网帘的经、纬纱密为100~1000根/10cm。
10.如权利1所述的聚合物静电纺丝接收网帘的制备方法，步骤1）中将导电物质的粉末与聚合物树脂切片的混合物升温至230-290℃，保温30-35min，使其熔融。
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