[发明专利]静电纺丝制备掺杂抗菌颗粒纤维的方法、静电纺丝机

说明书

技术领域

本发明涉及功能性纺织品技术领域，尤其涉及静电纺丝制备掺杂抗菌颗粒纤维的方法、静电纺丝机。

背景技术

静电纺丝就是高分子流体静电雾化的特殊形式，是一种特殊的纤维制造工艺，聚合物溶液或熔体在强电场中进行喷射纺丝。在电场作用下，针头处的液滴会由球形变为圆锥形(即“泰勒锥”)，并从圆锥尖端延展得到纤维细丝。这种方式可以生产出纳米级直径的聚合物细丝。

抗菌纤维对抗甲氧苯青霉素的黄色葡萄菌等，具有抗菌杀菌功能，可防感染和传染。混入型的制法是将含银、铜、锌离子的陶瓷粉等具有耐热性的无机抗菌剂，混入聚酯、聚酰胺或聚丙烯腈中进行纺丝而得。

采用静电纺丝制备抗菌纤维的研究越来越得到国内外研究者的关注，具有广阔的市场空间。由于影响静电纺丝成败的因素比较多，比如纺丝液的粘稠度、不同原料之间的相容性、分散性、纺丝液的导电性能等；故现有技术的静电纺丝复合纤维多为二元或者三元的复合纤维，纺制的纤维不论是在功能性方面还是力学方面均有待改善。另外，由于静电纺丝技术是基于注射喷丝工艺，不仅需要注射器具有较大的容积，还需要推进力较大的推进机构，因此，很难进行大批量生产。

发明内容

本发明针对现有技术的不足，提供抗菌效果好、力学性能稳定、能批量持续生产的静电纺丝制备掺杂抗菌颗粒纤维的方法、静电纺丝机。

本发明通过以下技术手段实现解决上述技术问题的：一种静电纺丝制备掺杂抗菌颗粒纤维的方法，包括以下步骤：

(1)将壳聚糖季铵盐与2％wt的乙酸水溶液按照质量比为1～10:30加入至混合皿中，在20～60℃的条件下，搅拌30～120min，得溶液Ⅰ；

(2)将羟基磷灰石、纳米ZnO加入至步骤(1)中的溶液Ⅰ中，在20～60℃的条件下搅拌20～80min，得到溶液Ⅱ；其中羟基磷灰石与溶液Ⅰ的质量比为3～6:100、纳米ZnO与溶液Ⅰ的质量比2～5:100；

(3)将海藻酸钙加入至步骤(2)的溶液Ⅱ中，在室温条件下搅拌60～100min，得到纺丝液；其中海藻酸钙与溶液Ⅱ的质量比为3～5:100；

(4)开启阀门，纺丝液流入至注射器中；

(5)当注射器中的纺丝液注满后，关闭阀门，启动电机以及高压电源，高压电源的工作电压为14kV～20kV；

(6)电机正转，带动上丝杆、下丝杆同时正向转动；下丝杆正向转动带动下推板向前推进，推动注射器的活塞柄向前移动，注射器中纺丝液从针头出喷出至收集极上，制得纤维；上丝杆正向转动带动上推板向退移动，带动混合皿的活塞柄向退移动；

(7)当注射器完成喷射后，电机反转，带动上丝杆、下丝杆同时反向转动；下丝杆反向转动带动下推板向退移动，注射器的活塞柄复位；上丝杆反向转动带动上推板向前移动，推动混合皿的活塞柄向前移动，混合皿中的纺丝液通过出料管补充至注射器中；

(8)依次反复重复步骤(6)、(7)。

优选地，所述步骤(1)中壳聚糖季铵盐与2％wt的乙酸水溶液按照质量比为1:15加入至混合皿中。

优选地，所述(2)中羟基磷灰石与溶液Ⅰ的质量比为1:20、纳米ZnO与溶液Ⅰ的质量比为1:30。

优选地，所述(3)中海藻酸钙与溶液Ⅱ的质量比为1:25。

优选地，所述壳聚糖季铵盐为NMA-HTCC或者HTCC。

本发明还公开一种实现上述静电纺丝制备掺杂抗菌颗粒纤维的方法的静电纺丝机，包括注射器、电机、下推板、下丝杆、换向装置、上丝杆、上推板、混合皿、上活塞杆、注入管、液阀、补液管、收集极、针头、高压电源；

所述注射器的喷头与所述针头连接，所述注射器的活塞柄与所述下推板连接，所述下推板与所述下丝杆螺纹配合，所述下丝杆与所述电机连接，且所述下丝杆通过所述换向装置与所述上丝杆连接；所述上丝杆与所述上推板螺纹配合；所述上推板与所述上活塞杆的活塞柄连接，所述上活塞杆的活塞端伸入至所述混合皿中；

所述注射器与所述混合皿之间接通有所述注入管、补液管；所述液阀安装在所述注入管上，所述补液管的一端与所述混合皿的前端的上部连通，所述补液管的另一端与所述注射器的前端连通；所述收集极位于所述注射器的正前向，所述收集极用于收集经所述针头喷出的纤维；所述高压电源的正极与所述收集极连接，所述高压电源的负极与所述针头连接。