[发明专利]一种超细静电纺纤维纱线的连续制备方法

说明书

技术领域

本发明属于纳米纤维的制备领域，具体涉及一种超细静电纺纤维纱线的连续制备方法。

背景技术

静电纺丝技术是制备得到超细纤维的极为简便的方法。通过静电纺方法可以制得的纤维直径在几十纳米至几微米的范围。这种超细纤维由于其纳米级的一维形态和极高的比表面积会在不同领域内展现出惊人的特性并有着极大的应用前景。现在大多数静电纺纤维均是以无纺布形式得到，这限制了静电纺纤维在更广阔领域的应用，现在大多仅能用于过滤，组织工程支架，移植涂膜和创伤修复等。当我们用传统纤维和纺织工业的观点去理解纳米纤维时，只有当获得单根纳米纤维或单轴纤维束时，并对其进行编织，才能认为纳米纤维的应用范围可以扩展到更广泛的领域。可是现在利用静电纺的方法，连续获得单根纳米纤维或单轴纤维束十分艰难。这是因为聚合物射流的飞行轨迹是十分复杂的三维“抖动或鞭动”，这种“鞭动”是由于弯曲不稳定引起的，而不是在直线路径处产生的。全世界众多的研究者均在这方面做了大量的研究，以求获得高度取向排列的纤维和纤维束。

当圆筒以每分钟几千转的速度高速旋转时，静电纺纳米纤维在圆筒圆周上可以取向。Virginia Common-wealth University的研究者Boland E D等人[Boland E D，WnekGE.Simpson D G.J Macromol Sci Pur Appl Chem[J].2001，A38(12)：1231-1243.]应用这一技术制得有一定程度取向的聚乳酸纳米纤维(转速：1000r/min)和I型胶原蛋白纳米纤维(4500r/min)。美国专利US Patent[P].4 689 186，1987公开了一种用于血管修复及尿管、胆管的管状纤维的制作方法。该发明的特点是用辅助电场使沉积纤维在圆周上充分取向。

为了获得单根纳米纤维用于实验表征，Huang等人[HunngZM，ZlumgY Z，KotakicM，etc.Corrgmsites Science and Technology[J].2003，63：2223-2253]公开了一种收集平行排列纤维的简单方法，就是将矩形的框架置于纺丝射流下方。不同材料的框架得到不同排列的纤维，铝框架所收纤维的排列比木质框架所收集纤维的排列好。Li Dan等人[Dan Li，Yuliang Wang，Yonnan Xia.Nano Letters[J].2003.1167-1171.ElectrospinningNanofibers as Uniaxially Aligned Arrays and Layer-by-Layer Stacked Films.AdvancedMaterials.2004.361-366]报道了一种简单且有效的方法来制备平行取向纳米纤维。他们的方法是在常规的收集器上凿开一个槽，在附加电场的作用下，纳米纤维横跨槽的两边形成平行取向排。

清华大学的Huan Pan等人[Huan Pan，Luming Li，Long Hu，Xiaojie Cui，Continuousaligned polymer fibers produced by a modified electrospinning method.Polymer2006，47：4901-4904]也提供了一种较为简单获得纤维束的方法。他们在相对的正负两极同时进行静电纺丝，带有不同电荷的纤维在正负极间相撞并相互吸引形成一束，然后被卷绕在滚筒上。Michaela Eder等人[Michaela Eder，Ingo Burgert，etc.One-stepelectrospun nanofiber-based composite ropes.APPLIED PHYSICS LETTERS 2007，90：083108-1-083108-3]利用旋转移动电机在静电纺丝过程中将电机与接受板间的纤维集束加捻形成具有一定长度的纤维束。

但上述各种方法均难连续获得单根纳米纤维或单轴纤维束，从而难以获得高度取向排列的纤维和纤维束。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是克服现有技术难连续获得单轴排列的静电纺超细纤维束的缺点，提供一种超细静电纺纤维纱线的连续制备方法。

本发明提供的一种超细静电纺纤维纱线的连续制备方法，具体包括下列步骤：

(1)将高分子溶解于溶剂中制得均一的溶液；

(2)将添加剂加入溶液中，以改善溶液的纺丝特性；