CN110117823B - 一种定向连续纳米纤维束的收集装置及制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种定向连续纳米纤维束的收集装置,还公开一种定向连续纳米纤维束的制备方法,本发明中收集充分利用了旋转水流的圆周约束力,使得纤维在浮力及绝缘转轴的转动拉力下实现定向排列,从而制备出沿圆周方向排列的定向连续纳米纤维束。本发明中制备方法利用收集装置可简单有效收集定向连续纳米纤维束,解决了现有静电纺丝不易定向收集,难以保持连续性的问题。
Description
技术领域
本发明属于纳米纤维制备领域,涉及一种定向连续纳米纤维束的收集装置,还涉及一种定向连续纳米纤维束的制备方法。
背景技术
静电纺丝是一种能够简单方便的纳米纤维的制备工艺,其装置结构简单、成本低廉、可纺物质种类繁多、工艺可控,广泛应用于生物医学、纺织过滤、催化传感和微电子器件等多个领域。然而,静电纺丝射流的鞭动和***导致纤维排列杂乱无章,这种无规取向严重限制着在组织工程等方面的发展。目前,研究人员已开发出滚筒法、平行电极法、转盘法等制备方法定向排列纳米纤维,开发出不同收集装置应用于不同聚合物的定向纳米纤维束的收集。同时,为了进一步提高定向程度,也陆续改进了多种现有定向纺丝收集装置。
例如中国专利《一种简易高效制备定向纳米纤维的静电纺丝装置》(申请号:201310068452.9,申请公布号:CN103114342A,公布日:2013.05.22)公开了一种制备定向纳米纤维的静电纺丝装置,主要是在高压静电和针管离心力作用下,驱使纳米纤维贴附在平行格栅收集器上,进而得到定向排列的纳米纤维膜。然而该方法基于电场力作用,射流的鞭动不可控,纤维的定向排列程度提高有限,同时其定向纤维的长度受到平行格栅的限制较短。
中国专利《静电纺丝制备装置、方法以及静电纺丝设备》(申请号:201410185429.2,申请公布号:CN103981579A,公布日:2013.08.13)公开了一种静电纺丝制备装置及其具有该装置的静电纺丝设备。通过收集盘在平行碟之间移动来收集定向纤维。该方法同样是基于电场力作用,依赖于纤维排布在平行碟上的形态,纤维的定向排列程度提高有限且连续性受到平行碟尺寸的限制而较低。
中国专利《一种制备定向纳米纤维的静电纺丝方法》(申请号:201710000260.2,申请公布号:CN106498514A,公布日:2017.03.15)公开了一种制备定向纳米纤维的定向方法。通过一块与固定接收板相互平行的辅助极板,对射流的运动方向进行控制,进而得到定向排列的纳米纤维。该方法对电场方向进行了一定程度的调节,然而由于无法完全控制电场方向,所制备的纤维定向程度较低,并且其连续性受到两极板间距的限制而较低。
中国专利《一种定向排列的静电纺丝纤维制备装置和制备方法》(申请号:201510158724 .3,授权公告号:CN 104818536 B,公告日:2017.06.06)公开了一种定向排列的静电纺丝纤维制备装置。通过圆柱状转盘接收器侧面包覆一层用于接收静电纺丝的接收层,金属针头的轴向则与转盘接收器的轴向平行,进而得到定向排列的纳米纤维。该方法依赖于电场的改变,同样存在纤维定向程度较低,连续性受到圆柱状转盘尺寸的限制而较低的问题。
发明内容
本发明的第一个目的是提供一种定向连续纳米纤维束的收集装置,解决了现有技术中存在的依赖于电场作用制备的纤维定向程度较低且连续性较差的问题。
本发明的另一个目的是提供一种定向连续纳米纤维束的制备方法,解决了现有静电纺丝技术制备纺丝定向程度低,无法保持连续性的问题。
本发明所采用的第一个技术方案是,一种定向连续纳米纤维束的收集装置,包括有桶状的绝缘容器及支撑杆,绝缘容器内壁设有外圆环组件,绝缘容器底部中央处设有凸台,凸台开有通孔,支撑杆底端竖直穿过凸台的通孔,通孔内设有耐磨防水胶圈,耐磨防水胶圈在通孔与支撑杆之间,支撑杆位于所述绝缘容器的底面外侧的一端连接有电机,支撑杆位于绝缘容器内的一端顶部通过轴承连接有内圆组件,绝缘容器内还设置有横杆,横杆套设于支撑杆上,横杆与支撑杆垂直,横杆两端对称设置有绝缘转轴,绝缘转轴平行于支撑杆,内圆组件在外圆环组件内侧且与外圆环组件在同一水平面上。
本发明所采用的另一个技术方案是,一种定向连续纳米纤维束的制备方法,具体按照以下步骤实施:
步骤1、将陶瓷前驱体、可纺聚合物加入至溶剂配制纺丝液;
步骤2、搭建定向连续纤维束收集装置;
步骤3、应用静电纺丝设备,并设置静电纺丝设备的操作参数进行纤维制备,用步骤2搭建的定向连续纤维束收集装置收集纤维,得到定向连续纤维束。
本发明的特点还在于:
内圆组件为圆形组合板,包括位于中心处的内圆导电板,支撑杆位于绝缘容器内的一端顶部通过轴承连接内圆导电板,内圆导电板两侧对称设置有内圆绝缘板,外圆环组件为圆环形组合板,包括两个外圆环绝缘板,两个外圆环绝缘板之间设置有两个外圆环导电板,外圆环绝缘板通过两个外圆环导电板隔开,内圆导电板的宽度e和外圆环导电板宽度d相等,两个外圆环导电板对称分布在内圆导电板两侧,内圆导电板和外圆环导电板位于同一直径上,外圆环组件内边和内圆组件圆心距离R大于内圆组件半径r。
步骤1中具体浓度纺丝液按质量百分比由以下物质组成:陶瓷前驱体0%~30%,可纺聚合物为10%~30%,溶剂40%~90%,以上组份总和为100%。
陶瓷前驱体为钛酸异丙酯、钛酸丁酯或正硅酸乙酯;可纺聚合物为聚偏氟乙烯、聚丙烯腈、聚甲基丙烯酸甲酯、聚苯乙烯、聚己内酯中的任意一种;溶剂为N,N-二甲基甲酰胺、丙酮、乙酰丙酮、氯仿、四氢呋喃、二甲基亚砜或二甲基乙酰胺的任意一种。
步骤2搭建的定向连续纤维束收集装置包括有桶状的绝缘容器及支撑杆,绝缘容器内壁设有外圆环组件,绝缘容器底部中央设有凸台,凸台开有通孔,支撑杆底端竖直穿过绝缘容器底面凸台的通孔,通孔内设有耐磨防水胶圈,耐磨防水胶圈在通孔与支撑杆之间,支撑杆位于绝缘容器的底面外侧的一端连接有电机,支撑杆位于绝缘容器内的一端顶部通过轴承连接有内圆组件,绝缘容器内还设置有横杆,横杆套设于支撑杆上,横杆两端对称设置有绝缘转轴,内圆组件在外圆环组件内侧且与外圆环组件在同一水平面上。
步骤2搭建的定向连续纤维束收集装置中内圆组件为圆形组合板,包括内圆导电板,支撑杆顶端连接有内圆导电板,内圆导电板两侧对称设置有内圆绝缘板,外圆环组件为圆环形组合板,包括两个外圆环绝缘板,两个外圆环绝缘板之间设置有两个外圆环导电板,内圆导电板的宽度e和外圆环导电板宽度d相等,两个外圆环导电板对称分布在内圆导电板两侧,内圆导电板和外圆环导电板位于同一轴线上,外圆环组件内边和内圆组件圆心距离R大于内圆组件半径r。
步骤3具体按照以下步骤实施:
3.1、将步骤1中纺丝液置于推进泵中,纺丝喷头放置于步骤2搭建的定向连续纤维束收集装置中绝缘转轴正上方;
3.2、调整纺丝电压、推进速度、接收距离以及温湿度,喷出纤维,控制绝缘转轴转动进行纤维的定向收集,得到定向连续的纳米纤维束。
步骤3调整纺丝设备的操作参数包括:电压为16~24kv、推进速度为0.1ml/h~0.5ml/h、接收距离为15cm~20cm、纺丝温度在20℃~40℃、湿度在10%~50%、绝缘转轴转速为20r/min~120r/min。
本发明的有益效果是:
1、本发明一种定向连续纤维束收集装置成本低廉,操作简单;
2、本发明一种定向连续纤维束收集装置充分利用了旋转水流的圆周约束力,纤维在水中浮力及绝缘转轴的转动拉力实现定向排列,原理简单,容易操作,得到沿圆周方向排列的定向连续纳米纤维束;
3、本发明一种定向连续纤维束制备方法可简单有效连续性制备定向纳米纤维束,其定向程度高,可广泛应用于生物医学、纺织过滤、催化传感和微电子器件多个领域。
附图说明
图1是本发明中定向连续纳米纤维束制备装置的结构示意图;
图2是本发明中定向连续纳米纤维束制备装置的俯视图。
其中,1.绝缘容器,2.绝缘转轴,3.外圆环组件、3-1.外圆环绝缘板、3-2.外圆环导电板、4.内圆组件、4-1.内圆绝缘板、4-2.内圆导电板组成、5.轴承、6.支撑杆、7.横杆、8.耐磨防水胶圈、9.电机。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明进行详细说明。
一种定向连续纳米纤维束的收集装置,如图1-2所示,包括有桶状的绝缘容器1及支撑杆6,绝缘容器1内壁设有外圆环组件3,绝缘容器1底部中央处设有凸台,凸台开有通孔,支撑杆6底端竖直穿过绝缘容器1底面凸台的通孔,通孔内设有耐磨防水胶圈8,耐磨防水胶圈8在通孔与支撑杆6之间,支撑杆6位于绝缘容器1的底面外侧的一端连接有电机9,支撑杆6位于绝缘容器1内的一端顶部通过轴承5连接有内圆组件4,绝缘容器1内还设置有横杆7,横杆7套设于支撑杆6上,横杆7与支撑杆6垂直,横杆7两端对称设置有绝缘转轴2,绝缘转轴2平行于支撑杆6,内圆组件4在外圆环组件3内侧且与外圆环组件3在同一水平面上。绝缘转轴2在内圆组件4与外圆环组件3之间空隙处旋转。
通孔内的耐磨防水胶圈8防止支撑杆6旋转时漏水。支撑杆6连接的电机9给支撑杆6提供旋转动力,支撑杆6带动横杆7转动,绝缘转轴2随横杆7转动开始转动,调节电机9功率即调节绝缘转轴2转速。轴承5与内圆组件4之间的摩擦力小于内圆组件4自身重力,使得内圆组件4保持静止状态。
位于中心处的内圆组件4为圆形组合板,包括位于中心处的内圆导电板4-2,支撑杆6顶端连接有内圆导电板4-2,内圆导电板4-2两侧对称设置有内圆绝缘板4-1,外圆环组件3为圆环形组合板,包括两个外圆环绝缘板3-1,两个外圆环绝缘板3-1之间设置有两个外圆环导电板3-2,内圆导电板4-2的宽度e和外圆环导电板3-2宽度d相等,两个外圆环导电板3-2对称分布在内圆导电板4-2两侧,两个外圆环绝缘板3-1通过两个外圆环导电板3-2隔开,两个外圆环导电板3-2对称分布在内圆导电板4-2两侧,内圆导电板4-2和外圆环导电板3-2位于同一轴线上,外圆环组件3和内圆组件4圆心距离R大于内圆组件4半径r。
内圆导电板4-2与外圆环导电板3-2的材料选用铜板或铁板,绝缘容器1、内圆绝缘板4-1与外圆环绝缘板3-1的材料选用PET或PC。
绝缘容器1中盛满水,液面、外圆环组件3及内圆组件4在同一水平面,容器内的水提供纤维漂浮转动的浮力,同一轴线上的内圆导电板4-2与外圆环导电板3-2提供静电吸附力,喷出的纤维受静电吸附力作用纤维两端落在导电板上,中部浮在水面上。静电纺丝过程中,纺丝液在高压拉伸作用及重力作用下拉伸,并在液面固化形成纤维。由于水面位于导电板之间,控制参数:内圆绝缘板4-1和外圆环绝缘板3-1间距离a、绝缘转轴2旋转半径b、绝缘容器1半径c、内圆导电板4-2宽度e、外圆环导电板3-2宽度d,以实现纤维初始状态的微定向。
定向连续纤维束收集装置工作时,电机启动,支撑杆6开始旋转,支撑杆6带动横杆7转动,绝缘转轴2随横杆7转动开始转动。绝缘转轴2在外圆环组件3与内圆组件之间4的空隙处旋转,导电板通过地线接地,喷出的纤维受外圆环导电板3-2与内圆导电板4-2的静电吸附力作用,纤维两端落在外圆环导电板3-2与内圆导电板4-2上,纤维中部浮在水面上。此时在绝缘转轴2的转动下,纤维中部被绝缘转轴2带动,纤维随着绝缘转轴2进行圆周运动,并在旋转产生的水流的作用下实现纤维的定向排列,从而得到定向连续纳米纤维束,纤维束的排列方向为圆周方向。
内圆绝缘板和外圆环绝缘板间距离a为2~4cm,绝缘转轴旋转半径b为4~8cm,绝缘容器半径c为6~14cm,内圆导电板和外圆环导电板宽度d为1~4cm。
一种定向连续纳米纤维束的制备方法,具体按照以下步骤实施:
步骤1、将陶瓷前驱体、可纺聚合物加入至溶剂配制纺丝液;
步骤2、搭建定向连续纤维束收集装置;
步骤3、应用静电纺丝设备,并设置静电纺丝设备的操作参数进行纤维制备,用步骤2搭建的定向连续纤维束收集装置收集纤维,得到定向连续纤维束。
静电纺丝设备是YFSP-T型纺丝机。
所用试剂均为化学纯。
步骤1中具体浓度纺丝液按质量百分比由以下物质组成:陶瓷前驱体0%~30%,可纺聚合物为10%~30%,溶剂40%~90%,以上组份总和为100%。
陶瓷前驱体为钛酸异丙酯、钛酸丁酯或正硅酸乙酯;可纺聚合物为聚偏氟乙烯、聚丙烯腈、聚甲基丙烯酸甲酯、聚苯乙烯、聚己内酯中的任意一种;溶剂为N,N-二甲基甲酰胺、丙酮、乙酰丙酮、氯仿、四氢呋喃、二甲基亚砜或二甲基乙酰胺的任意一种。
步骤2搭建的定向连续纤维束收集装置包括包括有桶状的绝缘容器1及支撑杆6,绝缘容器1内壁设有外圆环组件3,绝缘容器1底部中央处设有凸台,凸台开有通孔,支撑杆6底端竖直穿过绝缘容器1底面凸台的通孔,通孔内设有耐磨防水胶圈8,耐磨防水胶圈8在通孔与支撑杆6之间,支撑杆6位于绝缘容器1的底面外侧的一端连接有电机9,支撑杆6位于绝缘容器1内的一端顶部通过轴承5连接有内圆组件4,绝缘容器1内还设置有横杆7,横杆7套设于支撑杆6上,横杆7与支撑杆6垂直,横杆7两端对称设置有绝缘转轴2,绝缘转轴2平行于支撑杆6,内圆组件4在外圆环组件3内侧且与外圆环组件3在同一水平面上。
内圆导电板4-2与外圆环导电板3-2的材料选用铜板或铁板,绝缘容器1、内圆绝缘板4-1与外圆环绝缘板3-1的材料选用PET或PC。
位于中心处的内圆组件4为圆形组合板,包括位于中心处的内圆导电板4-2,支撑杆6顶端连接有内圆导电板4-2,内圆导电板4-2两侧对称设置有内圆绝缘板4-1,外圆环组件3为圆环形组合板,包括两个外圆环绝缘板3-1,两个外圆环绝缘板3-1之间设置有两个外圆环导电板3-2,内圆导电板4-2的宽度e和外圆环导电板3-2宽度d相等,两个外圆环导电板3-2对称分布在内圆导电板4-2两侧,两个外圆环绝缘板3-1通过两个外圆环导电板3-2隔开,两个外圆环导电板3-2对称分布在内圆导电板4-2两侧,内圆导电板4-2和外圆环导电板3-2位于同一轴线上,外圆环组件3和内圆组件4圆心距离R大于内圆组件4半径r。
实施例1 制备定向PMMA纳米纤维束
步骤1、将1g聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)加入到9g N,N-二甲基甲酰胺溶剂中完全溶解后得到纺丝液;
步骤2、搭建定向PMMA纳米纤维束的收集装置,其中,a为2cm,b为4cm,c为6cm、d为1cm;
步骤3、将所得纺丝液置于推进泵中,纺丝喷头放置于步骤2所得定向连续纤维束收集装置中绝缘转轴上方,调整纺丝电压为16kv、推进速度为0.1mL/h,接收距离为15cm,纺丝温度在20℃,湿度在10%,喷出纤维,控制绝缘转轴2转动进行纤维的定向收集为,绝缘转轴2转速为20r/min,5min后,最终得到定向PMMA纳米纤维束。
实施例2 制备定向PVDF基复合纤维束
步骤1、将2g钛酸异丙酯、2g聚偏氟乙烯(PVDF)加入到4g N,N-二甲基甲酰胺和2g乙酰丙酮的混合溶剂中完全溶解后得到纺丝液;
步骤2、搭建定向PVDF基复合纤维束的收集装置,其中a为3cm,b为6cm,c为10cm,d为3cm;
步骤3、将所得纺丝液置于推进泵中,纺丝喷头放置于步骤2所得定向连续纤维束收集装置中绝缘转轴上方,调整纺丝电压为20kv、推进速度为0.3mL/h,接收距离为18cm,纺丝温度在25℃,湿度在30%,喷出纤维,控制绝缘转轴2转动进行纤维的定向收集,绝缘转轴2转速为80r/min,6min后,最终得到定向PVDF基复合纤维束。
实施例3 制备定向PS基复合纤维束
步骤1、将3g正硅酸乙酯、3g聚苯乙烯(PS)加入到4g 四氢呋喃溶剂中完全溶解后得到纺丝液。
步骤2、搭建定向PS基复合纤维束的收集装置,其中a为4cm,b为8cm,c为14cm,d为4cm;
步骤3、将所得纺丝液置于推进泵中,纺丝喷头放置于步骤2所得定向连续纤维束收集装置中绝缘转轴上方,调整纺丝电压为24kv、推进速度为0.5mL/h,接收距离为20cm,纺丝温度在40℃,湿度在50%,喷出纤维,控制绝缘转轴2转动进行纤维的定向收集,绝缘转轴2转速为120r/min,2min后,得到定向PS基复合纤维束,再经600℃煅烧后也可获得SiO2纳米纤维束。
实施例4 制备定向PAN基复合纤维束
步骤1、将2g钛酸丁酯、1g聚丙烯腈(PAN)加入到7g N,N-二甲基甲酰胺溶剂中完全溶解后得到纺丝液。
步骤2、搭建定向PAN基复合纤维束的收集装置,其中a为3cm,b为5cm,c为8cm,d为2cm;
步骤3、将所得纺丝液置于推进泵中,纺丝喷头放置于步骤2所得定向连续纤维束收集装置中绝缘转轴上方,调整纺丝电压为18kv、推进速度为0.25mL/h,接收距离为16cm,纺丝温度在30℃,湿度在40%,喷出纤维,控制绝缘转轴2转动进行纤维的定向收集,绝缘转轴2转速为60r/min,9min后,得到定向PAN基复合纤维束,再经400℃煅烧后也可获得TiO2纳米纤维束。
实施例5 制备定向PVDF基复合纤维束
步骤1、将3g钛酸丁酯、2g聚己内酯加入到8g 二甲基乙酰胺和丙酮的混合溶液中完全溶解后得到纺丝液。
步骤2、搭建定向定向PVDF基复合纤维束的收集装置,其中a为2cm,b为4cm,c为7cm,d为2cm;
步骤3、将所得纺丝液置于推进泵中,纺丝喷头放置于步骤2所得定向连续纤维束收集装置中绝缘转轴上方,调整纺丝电压为18kv、推进速度为0.20mL/h,接收距离为14cm,纺丝温度在30℃,湿度在50%,喷出纤维,控制绝缘转轴2转动进行纤维的定向收集,绝缘转轴2转速为60r/min,2min后,得到定向PAN基复合纤维束,再经500℃煅烧后也可获得TiO2纳米纤维束。
表1
定向程度 | 纤维束平均长度 | |
实施例1 | 97.3% | >9.3cm |
实施例2 | 98.8% | >12.5cm |
实施例3 | 95.6% | >17.8cm |
实施例4 | 96.1% | >11.1cm |
实施例5 | 97.2% | >10.2cm |
表1为实施例1-5中纤维定向程度及纤维束长度,从表中看出,纤维的定向程度均大于95%,并且纤维束的平均长度均大于9cm。
Claims (6)
1.一种定向连续纳米纤维束的收集装置,其特征在于,包括有桶状的绝缘容器(1)及支撑杆(6),所述绝缘容器(1)内壁设有外圆环组件(3),绝缘容器(1)底部中央处设有凸台,所述凸台开有通孔,所述支撑杆(6)底端竖直穿过凸台的通孔,通孔内设有耐磨防水胶圈(8),耐磨防水胶圈(8)在通孔与支撑杆(6)之间,支撑杆(6)位于所述绝缘容器(1)的底面外侧的一端连接有电机(9),支撑杆(6)位于绝缘容器(1)内的一端顶部通过轴承(5)连接有内圆组件(4),绝缘容器(1)内还设置有横杆(7),所述横杆(7)套设于支撑杆(6)上,所述横杆(7)与所述支撑杆(6)垂直,横杆(7)两端对称设置有绝缘转轴(2),所述绝缘转轴(2)平行于支撑杆(6),所述绝缘容器(1)内盛有水,所述内圆组件(4)在外圆环组件(3)内侧,且所述内圆组件(4)与外圆环组件(3)、水面在同一水平面上;
所述内圆组件(4)为圆形组合板,包括位于中心处的内圆导电板(4-2),支撑杆(6)顶端连接有内圆导电板(4-2),所述内圆导电板(4-2)两侧对称设置有内圆绝缘板(4-1);所述外圆环组件(3)为圆环形组合板,包括两个外圆环绝缘板(3-1),两个外圆环绝缘板(3-1)之间设置有两个外圆环导电板(3-2),两个所述外圆环绝缘板(3-1)通过两个所述外圆环导电板(3-2)隔开,内圆导电板(4-2)的宽度e和外圆环导电板(3-2)宽度d相等,两个外圆环导电板(3-2)对称分布在内圆导电板(4-2)两侧,内圆导电板(4-2)和外圆环导电板(3-2)位于同一轴线上,外圆环组件(3)和内圆组件(4)圆心距离R大于内圆组件半径r。
2.一种定向连续纳米纤维束的制备方法,其特征在于,具体按照以下步骤实施:
步骤1、将陶瓷前驱体、可纺聚合物加入至溶剂配制纺丝液;
步骤2、搭建定向连续纤维束收集装置;
所述定向连续纤维束收集装置包括桶状的绝缘容器(1)及支撑杆(6),所述绝缘容器(1)内壁设有外圆环组件(3),绝缘容器(1)底部中央处设有凸台,所述凸台开有通孔,所述支撑杆(6)底端竖直穿过凸台的通孔,通孔内设有耐磨防水胶圈(8),耐磨防水胶圈(8)在通孔与支撑杆(6)之间,支撑杆(6)位于所述绝缘容器(1)的底面外侧的一端连接有电机(9),支撑杆(6)位于绝缘容器(1)内的一端顶部通过轴承(5)连接有内圆组件(4),绝缘容器(1)内还设置有横杆(7),所述横杆(7)套设于支撑杆(6)上,所述横杆(7)与所述支撑杆(6)垂直,横杆(7)两端对称设置有绝缘转轴(2),所述绝缘转轴(2)平行于支撑杆(6),所述绝缘容器(1)内盛有水,所述内圆组件(4)在外圆环组件(3)内侧,且所述内圆组件(4)与外圆环组件(3)、水面在同一水平面上;
所述位于中心处的内圆组件(4)为圆形组合板,包括内圆导电板(4-2),支撑杆(6)顶端连接有内圆导电板(4-2),所述内圆导电板(4-2)两侧对称设置有内圆绝缘板(4-1),所述外圆环组件(3)为圆环形组合板,包括两个外圆环绝缘板(3-1),两个外圆环绝缘板(3-1)之间设置有两个外圆环导电板(3-2),两个所述外圆环绝缘板(3-1)通过两个所述外圆环导电板(3-2)隔开,内圆导电板(4-2)的宽度e和外圆环导电板(3-2)宽度d相等,两个外圆环导电板(3-2)对称分布在内圆导电板(4-2)两侧,内圆导电板(4-2)和外圆环导电板(3-2)位于同一轴线上,外圆环组件(3)和内圆组件(4)圆心距离R大于内圆组件半径r;
步骤3、应用静电纺丝设备,并设置静电纺丝设备的操作参数进行纤维制备,用步骤2搭建的定向连续纤维束收集装置收集纤维,得到定向连续纤维束。
3.根据权利要求2所述的一种定向连续纳米纤维束的制备方法,其特征在于,所述步骤1中纺丝液按质量百分比由以下物质组成:陶瓷前驱体0%~30%,可纺聚合物为10%~30%,溶剂40%~90%,以上组份总和为100%。
4.根据权利要求3所述的一种定向连续纳米纤维束的制备方法,其特征在于,所述陶瓷前驱体为钛酸异丙酯、钛酸丁酯或正硅酸乙酯;可纺聚合物为聚偏氟乙烯、聚丙烯腈、聚甲基丙烯酸甲酯、聚苯乙烯、聚己内酯中的任意一种;溶剂为N,N-二甲基甲酰胺、丙酮、乙酰丙酮、氯仿、四氢呋喃、二甲基亚砜或二甲基乙酰胺的任意一种。
5.根据权利要求2所述的一种定向连续纳米纤维束的制备方法,其特征在于,所述步骤3具体按照以下步骤实施:
3.1、将步骤1中所得纺丝液置于推进泵中,纺丝喷头放置于步骤2搭建的定向连续纤维束收集装置中绝缘转轴(2)正上方;
3.2、调整纺丝电压、推进速度、接收距离以及温湿度,喷出纤维,控制绝缘转轴(2)转动进行纤维的定向收集,得到定向连续的纳米纤维束。
6.根据权利要求5所述的一种定向连续纳米纤维束的制备方法,其特征在于,所述步骤3调整纺丝设备的操作参数包括:电压为16~24kv、推进速度为0.1ml/h~0.5ml/h、接收距离为15cm~20cm、纺丝温度在20℃~40℃、湿度在10%~50%、绝缘转轴(2)转速为20r/min~120r/min。
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