三維曲折納米纖維復合窗紗及其靜電紡絲方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種三維曲折納米纖維復合窗紗及其靜電紡絲方法，在靜電紡絲過程中通過采用曲折模板接收技術(shù)、針頭三維立體排布技術(shù)和梯度電場循環(huán)紡絲技術(shù)，獲得具有粘連?蓬松層疊結(jié)構(gòu)的三維曲折納米纖維復合膜，即得本發(fā)明的三維曲折納米纖維復合窗紗，克重為0.01?70g/m2，對粒徑0.006?1μm的顆粒的過濾效率≥80％，阻力壓降在25Pa以下，透光度為30?90％。本發(fā)明制備工藝簡單，成本低廉，制備的復合過濾材料過濾效率高，阻力壓降小，在個體防護領(lǐng)域和室內(nèi)空氣凈化領(lǐng)域具有廣闊應用前景。
【專利說明】
三維曲折納米纖維復合窗紗及其靜電紡絲方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明屬過濾材料制備技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種三維曲折納米纖維復合窗紗及其靜電 紡絲方法，特別是涉及一種通過模板接收技術(shù)、針頭三維立體排布技術(shù)和梯度電場循環(huán)紡 絲技術(shù)相結(jié)合的窗紗用三維曲折納米纖維過濾材料及其靜電紡絲方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 近年來我國大部分地區(qū)持續(xù)出現(xiàn)的霧霾污染問題嚴重威脅著人們的身體健康，在 霧霾環(huán)境下開窗換氣與室內(nèi)潔凈成為矛盾體，因此，開發(fā)防霧霾窗紗過濾材料成為解決這 一矛盾的有效途徑?，F(xiàn)有防霧霾窗紗過濾材料難以同時滿足高效率、低壓阻的過濾需求，無 法實現(xiàn)對霧霾的有效防護。靜電紡納米纖維由于具有纖維直徑小、孔徑小、孔隙率高、結(jié)構(gòu) 可調(diào)性強等特點，其與基材結(jié)合制備的復合過濾材料具有高過濾效率、低空氣阻力等優(yōu)點， 因而使其成為制備高性能窗紗的理想材料，具有巨大的應用價值。公開的制備靜電紡納米 纖維窗紗過濾材料的技術(shù)有:一種防霧霾納米窗紗制作方法(CN201410272399.9)，透光、透 氣、靜電排斥PM2.5空氣過濾膜及制備方法（CN201510307864.2)，一種納米纖維膜窗紗 (CN201520278851 .2)，一種納米防霧霾紗窗（CN201520338542.X)，防霧霾紗窗 (CN20 1 52069650 1 . 8 )，一種新型尺寸可調(diào)節(jié)的自組裝DIY抗菌防霾紗窗結(jié)構(gòu) (CN201520785799.X)，靜電紡聚乳酸納米纖維復合濾料的過濾性能研究（論文），醋酸納米 纖維/PP紡粘非織造布空氣過濾復合材料的制備與性能研究(論文），熔體靜電紡PET復合過 濾材料的制備及性能研究(論文），熔噴/紡粘復合非織造布過濾材料的研究(論文），靜電紡 纖維/非織造布復合過濾材料的結(jié)構(gòu)性能與模擬(碩士論文)都是將靜電紡納米纖維直接噴 涂到接收基材上制備納米纖維復合過濾材料，所制備的納米纖維復合過濾材料普遍存在過 濾效率偏低、阻力壓降大的問題，因此需開發(fā)新型高性能的窗紗用過濾材料。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 本發(fā)明的目的是提供三維曲折納米纖維復合窗紗及其靜電紡絲方法，有效解決了 現(xiàn)有技術(shù)制備的過濾材料過濾效率偏低、阻力壓降大的問題;特別是采用窗紗與三維曲折 納米纖維膜的靜電紡絲復合紡絲技術(shù)，提供了 一種靜電紡三維曲折納米纖維復合窗紗。
[0004] 本發(fā)明的三維曲折納米纖維復合窗紗的靜電紡絲方法，將聚合物紡絲溶液進行靜 電紡絲，其特征是:采用三維曲折接收面;所述三維曲折接收面的每個起伏對應一組紡絲針 頭，所述紡絲針頭的針尖構(gòu)成的輪廓與所述三維曲折接收面一致;每組紡絲針頭至少包括 左、中和右三排，中排的紡絲針頭正對所述三維曲折接收面的每個起伏的最高點，左排和右 排的紡絲針頭分別對應所述三維曲折接收面的起伏的中間位置，左排的紡絲針頭垂直于所 述三維曲折接收面的起伏的左側(cè)平面或者平行于所述三維曲折接收面的起伏的左側(cè)的曲 面的法線方向，右排的紡絲針頭垂直于所述三維曲折接收面的起伏的右側(cè)平面或者平行于 所述三維曲折接收面的起伏的右側(cè)的曲面的中間位置的法線方向；
[0005] 所述三維曲折接收面為窗紗復合可去除型三維曲折形狀模板的接收面;可去除型 三維曲折形狀模板采用熱熔材料；
[0006] 靜電紡絲結(jié)束后加熱熔融熱熔材料獲得三維曲折納米纖維復合窗紗。
[0007] 作為優(yōu)選的技術(shù)方案：
[0008] 如上所述的三維曲折納米纖維復合窗紗的靜電紡絲方法，所述靜電紡絲的工藝 為：
[0009] 聚合物紡絲溶液的濃度為10_40wt% ;
[0010] 紡絲順序根據(jù)紡絲針頭按中、左、右或中、右、左循環(huán)輪流紡絲，循環(huán)數(shù)1-60;
[0011] 中排的紡絲針頭紡絲參數(shù)：電壓15-100kv，接收距離10-150cm，灌注速度0.1-1〇1111711，溫度15-35°(：，濕度5-90%，紡絲時間5-30〇8 ;
[0012] 左排和右排的紡絲針頭的紡絲參數(shù)均為：電壓10-90kV，接收距離10-150cm，灌注 速度0.1-101111711，溫度15-35°(：，濕度5-90%，紡絲時間5-3008;
[0013]且滿足：中排的紡絲針頭電壓>左排或右排的紡絲針頭電壓；
[0014] 或者，更進一步地：
[0015] 按前述靜電紡絲工藝紡出一層納米纖維膜后，再按前述靜電紡絲工藝路線并同幅 度降低10-15%的電壓紡出一層蓬松納米纖維膜，如此交替，紡制獲得層疊結(jié)構(gòu)的三維曲折 納米纖維復合膜。
[0016] 如上所述的三維曲折納米纖維復合窗紗的靜電紡絲方法，窗紗的材質(zhì)為尼龍、金 屬或玻纖，纖維直徑為1-50WI1，孔徑尺寸為3-500μπι;可去除型三維曲折形狀模板的三維曲 折形狀的折高h = 5-40mm，折角α = 5-45°。
[0017]如上所述的三維曲折納米纖維復合窗紗的靜電紡絲方法，其特征在于，所述可去 除型三維曲折形狀模板的接收面每一個曲折單元曲折方式為三角形、梯形或波浪形;三角 形折高h = 5-40mm，折寬w = h · cota，折角α = 5_45° ;梯形折高h = 5_40mm，折寬w = h · cota+ b，折距b為2-20mm，折角a = 5-45° ;波浪形折高h = 5-40mm，折寬w = 5-40mm，折角a = 5-45° ; 可去除型三維曲折形狀模板的厚度為〇.l-l〇mm;所述熱熔材料可為明膠或瓊膠等，熱熔材 料的去除方式可為在真空烘箱中加熱，加熱溫度20-150°C，加熱時間10_180min，或用熱蒸 汽處理，蒸汽溫度30-95 °C，處理時間10-180min。每一曲折單元為一組，紡絲單元中組數(shù)為 3-20，每一組上的針頭以左、中、右三排為一行，每組行數(shù)1 -50。
[0018]如上所述的三維曲折納米纖維復合窗紗的靜電紡絲方法，所述聚合物紡絲溶液 中，聚合物為氟化乙丙烯共聚物、聚全氟乙丙烯、聚丙烯、可溶性聚四氟乙烯、聚偏氟乙烯、 聚乙烯醇縮丁醛、聚苯乙烯、聚酯、聚醋酸乙烯、尼龍6、聚乙烯醇、聚甲基丙烯酸甲酯、聚苯 胺、聚氧化乙烯、聚乙烯吡咯烷酮、聚丙烯腈、聚己內(nèi)酯、聚對苯二甲酸乙二酯、聚四氟乙烯、 聚乙二醇、聚氨酯、聚砜、聚醚砜、聚偏氟乙烯-六氟丙烯、聚偏氟乙烯-四氟乙烯-全氟甲基 乙烯基醚或聚偏氟乙烯-三氟氯乙烯中的一種以上；
[0019]溶劑為甲酸、四氫呋喃、水、N，N_二甲基甲酰胺、N，N_二甲基乙酰胺、丙酮、氯仿、甲 酚、二甲基亞砜、甲醇、乙醇、丙醇、異丙醇、丁醇、異丁醇、甲苯、N-甲基吡咯烷酮、甲乙酮或 甲基乙基酮中的一種以上。
[0020]如上所述的三維曲折納米纖維復合窗紗的靜電紡絲方法，將聚合物紡絲溶液進行 靜電紡絲所得的三維曲折納米纖維膜，堆積密度為0.006-0. lg/cm3，折高h = 5-40mm，折角a = 5-45°，曲折形狀為三角形、梯形或波浪形;纖維膜強度為0. l-10MPa，對粒徑0.006-10μπι 顆粒的過濾效率為10-50%，阻力壓降在15Pa以下。
[0021] 如上所述的三維曲折納米纖維復合窗紗的靜電紡絲方法，將聚合物紡絲溶液進行 靜電紡絲所得的層疊結(jié)構(gòu)的三維曲折納米纖維復合膜，宏觀上呈三維曲折狀的納米纖維 膜，在厚度方向上呈蓬松-粘結(jié)間隔排布，所述三維曲折狀納米纖維膜蓬松層堆積密度為 0.006-0.084g/cm 3，所述三維曲折狀納米纖維膜粘結(jié)層堆積密度為0.01-0. lg/cm3;纖維膜 折高h = 5-40mm，折角α = 5-45°，曲折形狀為三角形、梯形或波浪形；纖維膜強度為5-1 OOMPa，對粒徑0 · 006-1 Ομπι顆粒的過濾效率彡80 %，阻力壓降在25Pa以下。
[0022] 本發(fā)明又提供了一種三維曲折納米纖維復合窗紗，底層是普通窗紗，材質(zhì)為尼龍、 金屬或玻纖，纖維直徑為1-50M1，孔徑尺寸為3_500μπι;上層是在厚度方向上呈蓬松-粘結(jié)間 隔排布的曲折納米纖維膜，其納米纖維直徑為〇. 008-5μηι，納米纖維克重為0.01_70g/m2，納 米纖維層的孔隙率多90% ;納米纖維復合窗紗的透光度為30-90%，對粒徑0.006-1μπι的顆 粒的過濾效率多80%，阻力壓降在25Pa以下。
[0023] 本發(fā)明還可以將聚合物溶液和UV固化劑進行復合紡絲，復合方式可為聚合物溶 液/UV固化劑共混進行紡絲，或通過調(diào)整兩者的灌注針頭比例進行復合。在靜電紡絲模塊單 元中安裝紫外燈照射接收基板，使UV固化劑噴出的纖維直接固化，產(chǎn)生纖維間的粘連結(jié)構(gòu)， 增強納米纖維層的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性，提高納米纖維與窗紗基材的結(jié)合牢度。通過UV固化劑的原 位固化，可提高納米纖維層的抗剝離性，大大延長納米纖維窗紗過濾材料的使用壽命。 [0024] 有益效果：
[0025] 1.本發(fā)明提供的制備方法工藝簡單，可適用于一系列廣泛的聚合物基納米纖維復 合過濾材料的制備。納米纖維層的曲折結(jié)構(gòu)可增加材料的過濾面積，提高過濾效率，同時降 低阻力壓降，從而使納米纖維窗紗復合過濾材料兼具過濾效率高、阻力壓降低、透光性好的 性能特點。
[0026] 2.此外，本制備方法具有良好的纖維結(jié)構(gòu)可控性，可通過控制針頭的排布模式使 其與接收表面結(jié)構(gòu)相適應，從而實現(xiàn)納米纖維過濾材料結(jié)構(gòu)的多樣化。
[0027] 3.在利用納米纖維層的宏觀曲折形狀降低阻力壓降的基礎(chǔ)上，通過調(diào)節(jié)紡絲距 離，改變電場大小，產(chǎn)生納米纖維層的內(nèi)部蓬松堆積結(jié)構(gòu)，進一步降低阻力壓降。同時，利用 纖維間的粘連結(jié)構(gòu)，增強納米纖維層的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性。
【具體實施方式】
[0028] 下面結(jié)合【具體實施方式】，進一步闡述本發(fā)明。應理解，這些實施例僅用于說明本發(fā) 明而不用于限制本發(fā)明的范圍。此外應理解，在閱讀了本發(fā)明講授的內(nèi)容之后，本領(lǐng)域技術(shù) 人員可以對本發(fā)明作各種改動或修改，這些等價形式同樣落于本申請所附權(quán)利要求書所限 定的范圍。
[0029] 實施例1
[0030] 一種三維曲折納米纖維復合窗紗的靜電紡絲法，具體紡絲工藝如下：
[0031] 1)將氟化乙丙烯共聚物溶于甲酸中，形成濃度為25wt%的紡絲溶液；
[0032] 2)選用接收面為窗紗復合可去除型三維曲折形狀模板的接收面;可去除型三維曲 折形狀模板采用熱熔材料，熱熔材料為明膠，厚度為0.1mm;窗紗的材質(zhì)為尼龍，窗紗中纖維 直徑為50μπι，孔徑尺寸為500μπι，可去除型三維曲折形狀模板的每一個曲折單元曲折方式為 三角形，三角形折高h = 5mm，折寬w = 57mm，折角α = 5°，每一曲折單元為一組，紡絲單元中組 數(shù)為3,每一組上的針頭以左、中、右三排為一行，每組行數(shù)1;
[0033] 3)打開控制中間方位針頭出液的灌注開關(guān)，聚合物溶液通過電場的拉伸-溶劑揮 發(fā)形成納米纖維靜電噴霧到三維曲折接收面上，紡絲工藝參數(shù)為：電壓15kV，接收距離為 150cm，灌注速度0. lmL/h，溫度15°C，濕度5 %，紡絲時間5s;然后關(guān)閉中間灌注開關(guān)，調(diào)節(jié)工 藝參數(shù)為：電壓10kV，接收距離為150cm，灌注速度0.1mL/h，溫度15°C，濕度5%，紡絲時間 5s，打開控制左側(cè)方位針頭出液的灌注開關(guān)，調(diào)整針頭上的導電金屬絲，使射流噴出方向垂 直于左曲折平面;保持工藝參數(shù)不變，關(guān)閉左側(cè)灌注開關(guān)，打開控制右側(cè)方位針頭出液的灌 注開關(guān)，調(diào)整針頭上的導電金屬絲，使射流噴出方向垂直于右曲折平面；
[0034] 4)循環(huán)步驟3)1次，取下三維曲折納米纖維膜在真空烘箱20°C加熱180min熔融明 膠模板；
[0035]測試表明，制得的靜電紡三維曲折納米纖維復合窗紗，底層是普通窗紗，上層是曲 折納米纖維膜，其納米纖維直徑為1.02μπι，納米纖維克重為0.99g/m2，納米纖維層的孔隙率 為90%，納米纖維復合窗紗的透光度為80%，對粒徑0.006μπι的顆粒的過濾效率為82%，阻 力壓降為l〇Pa。
[0036] 實施例2
[0037] 一種三維曲折納米纖維復合窗紗的靜電紡絲法，具體紡絲工藝如下：
[0038] 1)將聚全氟乙丙烯溶于四氫呋喃中，形成濃度為20wt%的紡絲溶液；
[0039] 2)選用接收面為窗紗復合可去除型三維曲折形狀模板的接收面;可去除型三維曲 折形狀模板采用熱熔材料，熱熔材料為瓊膠，厚度為〇. 5mm;窗紗的材質(zhì)為玻纖，窗紗中纖維 直徑為50μπι，孔徑尺寸為490μπι，可去除型三維曲折形狀模板的每一個曲折單元曲折方式為 三角形，三角形折高h = 40mm，折寬w為40mm，折角α = 45°，每一曲折單元為一組，紡絲單元中 組數(shù)為5,每一組上的針頭以左、中、右三排為一行，每組行數(shù)5;
[0040] 3)打開控制中間方位針頭出液的灌注開關(guān)，聚合物溶液通過電場的拉伸-溶劑揮 發(fā)形成納米纖維靜電噴霧到三維曲折接收面上，紡絲工藝參數(shù)為：電壓30kV，接收距離為 80cm，灌注速度2mL/h，溫度20°C，濕度15%，紡絲時間20s;然后關(guān)閉中間灌注開關(guān)，調(diào)節(jié)工 藝參數(shù)為：電壓20kV，接收距離為80cm，灌注速度2mL/h，溫度20°C，濕度15 %，紡絲時間20s， 打開控制左側(cè)方位針頭出液的灌注開關(guān)，調(diào)整針頭上的導電金屬絲，使射流噴出方向垂直 于左曲折平面;保持工藝參數(shù)不變，關(guān)閉左側(cè)灌注開關(guān)，打開控制右側(cè)方位針頭出液的灌注 開關(guān)，調(diào)整針頭上的導電金屬絲，使射流噴出方向垂直于右曲折平面；
[0041 ] 4)循環(huán)步驟3)15次，取下三維曲折納米纖維膜在真空烘箱50°C加熱150min熔融瓊 膠模板；
[0042]測試表明，制得的靜電紡三維曲折納米纖維復合窗紗，底層是普通窗紗，上層是曲 折納米纖維膜，其納米纖維直徑為4.423μπι，納米纖維克重為17g/m2，納米纖維層的孔隙率 為90%，納米纖維復合窗紗的透光度為85%，對粒徑Ο.ΟΙμπι的顆粒的過濾效率為80%，阻力 壓降為l〇Pa。
[0043] 實施例3
[0044] -種三維曲折納米纖維復合窗紗的靜電紡絲法，具體紡絲工藝如下：
[0045] 1)將質(zhì)量比為1:1的氟化乙丙烯共聚物與聚全氟乙丙烯的混合物溶于N，N_二甲基 甲酰胺中，形成濃度為20wt %的紡絲溶液；
[0046] 2)選用接收面為窗紗復合可去除型三維曲折形狀模板的接收面;可去除型三維曲 折形狀模板采用熱熔材料，熱熔材料為明膠，厚度為〇.8mm;窗紗的材質(zhì)為尼龍，窗紗中纖維 直徑為48μπι，孔徑尺寸為280μπι，可去除型三維曲折形狀模板的每一個曲折單元曲折方式為 梯形，梯形折高h = 5mm，折寬w為59mm，折距b為2mm，折角α = 5°，每一曲折單元為一組，紡絲 單元中組數(shù)為10,每一組上的針頭以左、中、右三排為一行，每組行數(shù)15;
[0047] 3)打開控制中間方位針頭出液的灌注開關(guān)，聚合物溶液通過電場的拉伸-溶劑揮 發(fā)形成納米纖維靜電噴霧到三維曲折接收面上，紡絲工藝參數(shù)為：電壓50kV，接收距離為 67cm，灌注速度5mL/h，溫度25°C，濕度45%，紡絲時間100s;然后關(guān)閉中間灌注開關(guān)，調(diào)節(jié)工 藝參數(shù)為：電壓45kV，接收距離為67cm，灌注速度5mL/h，溫度25°C，濕度45%，紡絲時間 100 s，打開控制左側(cè)方位針頭出液的灌注開關(guān)，調(diào)整針頭上的導電金屬絲，使射流噴出方向 垂直于左曲折平面;保持工藝參數(shù)不變，關(guān)閉左側(cè)灌注開關(guān)，打開控制右側(cè)方位針頭出液的 灌注開關(guān)，調(diào)整針頭上的導電金屬絲，使射流噴出方向垂直于右曲折平面；
[0048] 4)循環(huán)步驟3)25次，取下三維曲折納米纖維膜在真空烘箱60°C加熱130min熔融明 膠模板；
[0049]測試表明，制得的靜電紡三維曲折納米纖維復合窗紗，底層是普通窗紗，上層是曲 折納米纖維膜，其納米纖維直徑為〇. 008μπι，納米纖維克重為0.0 lg/m2，納米纖維層的孔隙 率為93%，納米纖維復合窗紗的透光度為80%，對粒徑0.02μπι的顆粒的過濾效率為82%，阻 力壓降為l〇Pa。
[0050] 實施例4
[0051] 一種三維曲折納米纖維復合窗紗的靜電紡絲法，具體紡絲工藝如下：
[0052] 1)將聚氨酯溶于N，N_二甲基乙酰胺中，形成濃度為22wt%的紡絲溶液；
[0053] 2)選用接收面為窗紗復合可去除型三維曲折形狀模板的接收面;可去除型三維曲 折形狀模板采用熱熔材料，熱熔材料為瓊膠，厚度為1.2_;窗紗的材質(zhì)為金屬，窗紗中纖維 直徑為46μπι，孔徑尺寸為470μπι，可去除型三維曲折形狀模板的每一個曲折單元曲折方式為 梯形，梯形折高h = 40mm，折寬w為60mm，折距b為20mm，折角α = 45°，每一曲折單元為一組，紡 絲單元中組數(shù)為15,每一組上的針頭以左、中、右三排為一行，每組行數(shù)30;
[0054] 3)打開控制中間方位針頭出液的灌注開關(guān)，聚合物溶液通過電場的拉伸-溶劑揮 發(fā)形成納米纖維靜電噴霧到三維曲折接收面上，紡絲工藝參數(shù)為：電壓65kV，接收距離為 10cm，灌注速度6mL/h，溫度20°C，濕度60%，紡絲時間150s;然后關(guān)閉中間灌注開關(guān)，調(diào)節(jié)工 藝參數(shù)為：電壓55kV，接收距離為10cm，灌注速度6mL/h，溫度20°C，濕度60%，紡絲時間 150 s，打開控制右側(cè)方位針頭出液的灌注開關(guān)，調(diào)整針頭上的導電金屬絲，使射流噴出方向 垂直于右曲折平面;保持工藝參數(shù)不變，關(guān)閉右側(cè)灌注開關(guān)，打開控制左側(cè)方位針頭出液的 灌注開關(guān)，調(diào)整針頭上的導電金屬絲，使射流噴出方向垂直于左曲折平面；
[0055] 4)循環(huán)步驟3 )40次，取下三維曲折納米纖維膜在80 °C蒸汽中處理120min熔融瓊膠 模板；
[0056]測試表明，制得的靜電紡三維曲折納米纖維復合窗紗，底層是普通窗紗，上層是曲 折納米纖維膜，其納米纖維直徑為1.012μπι，納米纖維克重為14g/m2,納米纖維層的孔隙率 為91 %，納米纖維復合窗紗的透光度為36%，對粒徑0.3μπι的顆粒的過濾效率為83%，阻力 壓降為14.5Pa。
[0057] 實施例5
[0058] 一種三維曲折納米纖維復合窗紗的靜電紡絲法，具體紡絲工藝如下：
[0059] 1)將可溶性聚四氟乙烯溶于水中，形成濃度為25wt%的紡絲溶液；
[0060] 2)選用接收面為窗紗復合可去除型三維曲折形狀模板的接收面;可去除型三維曲 折形狀模板采用熱熔材料，熱熔材料為明膠，厚度為〇.6mm;窗紗的材質(zhì)為尼龍，窗紗中纖維 直徑為44μπι，孔徑尺寸為300μπι，可去除型三維曲折形狀模板的每一個曲折單元曲折方式為 波浪形，波浪形折高h = 5mm，折寬w = 5mm，折角α = 5°，每一曲折單元為一組，紡絲單元中組 數(shù)為18,每一組上的針頭以左、中、右三排為一行，每組行數(shù)40;
[0061] 3)打開控制中間方位針頭出液的灌注開關(guān)，聚合物溶液通過電場的拉伸-溶劑揮 發(fā)形成納米纖維靜電噴霧到三維曲折接收面上，紡絲工藝參數(shù)為：電壓90kV，接收距離為 23cm，灌注速度8mL/h，溫度30°C，濕度80%，紡絲時間250s;然后關(guān)閉中間灌注開關(guān)，調(diào)節(jié)工 藝參數(shù)為：電壓80kV，接收距離為23cm，灌注速度8mL/h，溫度30°C，濕度80%，紡絲時間 250 s，打開控制右側(cè)方位針頭出液的灌注開關(guān)，調(diào)整針頭上的導電金屬絲，使射流噴出方向 垂直于右曲折平面;保持工藝參數(shù)不變，關(guān)閉右側(cè)灌注開關(guān)，打開控制左側(cè)方位針頭出液的 灌注開關(guān)，調(diào)整針頭上的導電金屬絲，使射流噴出方向垂直于左曲折平面；
[0062] 4)循環(huán)步驟3)50次，取下三維曲折納米纖維膜在60°C蒸汽中處理40min熔融明膠 模板；
[0063]測試表明，制得的靜電紡三維曲折納米纖維復合窗紗，底層是普通窗紗，上層是曲 折納米纖維膜，其納米纖維直徑為〇. 673μπι，納米纖維克重為2 lg/m2，納米纖維層的孔隙率 為90%，納米纖維復合窗紗的透光度為61 %，對粒徑0.5μπι的顆粒的過濾效率為88%，阻力 壓降為11.5Pa。
[0064] 實施例6
[0065] 一種三維曲折納米纖維復合窗紗的靜電紡絲法，具體紡絲工藝如下：
[0066] 1)將聚偏氟乙烯溶于丙酮中，形成濃度為18wt%的紡絲溶液；
[0067] 2)選用接收面為窗紗復合可去除型三維曲折形狀模板的接收面;可去除型三維曲 折形狀模板采用熱熔材料，熱熔材料為瓊膠，厚度為2mm;窗紗的材質(zhì)為玻纖，窗紗中纖維直 徑為42μπι，孔徑尺寸為450μπι，可去除型三維曲折形狀模板的每一個曲折單元曲折方式為波 浪形，波浪形折高h = 40mm，折寬w = 40mm，折角α = 45°，每一曲折單元為一組，紡絲單元中組 數(shù)為20，每一組上的針頭以左、中、右三排為一行，每組行數(shù)50;
[0068] 3)打開控制中間方位針頭出液的灌注開關(guān)，聚合物溶液通過電場的拉伸-溶劑揮 發(fā)形成納米纖維靜電噴霧到三維曲折接收面上，紡絲工藝參數(shù)為：電壓l〇〇kV，接收距離為 12cm，灌注速度10mL/h，溫度35°C，濕度90 %，紡絲時間300s;然后關(guān)閉中間灌注開關(guān)，調(diào)節(jié) 工藝參數(shù)為：電壓90kV，接收距離為12cm，灌注速度10mL/h，溫度35°C，濕度90%，紡絲時間 300 s，打開控制右側(cè)方位針頭出液的灌注開關(guān)，調(diào)整針頭上的導電金屬絲，使射流噴出方向 垂直于右曲折平面;保持工藝參數(shù)不變，關(guān)閉右側(cè)灌注開關(guān)，打開控制左側(cè)方位針頭出液的 灌注開關(guān)，調(diào)整針頭上的導電金屬絲，使射流噴出方向垂直于左曲折平面；
[0069] 4)循環(huán)步驟3) 60次，取下三維曲折納米纖維膜在真空烘箱90 °C加熱lOOmin熔融瓊 膠模板；
[0070] 測試表明，制得的靜電紡三維曲折納米纖維復合窗紗，底層是普通窗紗，上層是曲 折納米纖維膜，其納米纖維直徑為2.234μπι，納米纖維克重為46g/m 2，納米纖維層的孔隙率 為91 %，納米纖維復合窗紗的透光度為35%，對粒徑Ιμπι的顆粒的過濾效率為81 %，阻力壓 降為9Pa。
[0071] 實施例7
[0072] 一種三維曲折納米纖維復合窗紗的靜電紡絲法，具體紡絲工藝如下：
[0073] 1)將聚乙烯醇縮丁醛溶于氯仿中，形成濃度為23wt%的紡絲溶液；
[0074] 2)選用接收面為窗紗復合可去除型三維曲折形狀模板的接收面;可去除型三維曲 折形狀模板采用熱熔材料，熱熔材料為明膠，厚度為1mm;窗紗的材質(zhì)為金屬，窗紗中纖維直 徑為40μπι，孔徑尺寸為440μπι，可去除型三維曲折形狀模板的每一個曲折單元曲折方式為三 角形，三角形折高h = 5mm，折寬w為57mm，折角α = 5°，每一曲折單元為一組，紡絲單元中組數(shù) 為3,每一組上的針頭以左、中、右三排為一行，每組行數(shù)1;
[0075] 3)打開控制中間方位針頭出液的灌注開關(guān)，聚合物溶液通過電場的拉伸-溶劑揮 發(fā)形成納米纖維靜電噴霧到三維曲折接收面上，紡絲工藝參數(shù)為：電壓15kV，接收距離為 65cm，灌注速度0. lmL/h，溫度15°C，濕度5%，紡絲時間5s;然后關(guān)閉中間灌注開關(guān)，調(diào)節(jié)工 藝參數(shù)為：電壓10kV，接收距離為65cm，灌注速度0. lmL/h，溫度15°C，濕度5%，紡絲時間5s， 打開控制左側(cè)方位針頭出液的灌注開關(guān)，調(diào)整針頭上的導電金屬絲，使射流噴出方向垂直 于左曲折平面;保持工藝參數(shù)不變，關(guān)閉左側(cè)灌注開關(guān)，打開控制右側(cè)方位針頭出液的灌注 開關(guān)，調(diào)整針頭上的導電金屬絲，使射流噴出方向垂直于右曲折平面;至此，粘連結(jié)構(gòu)納米 纖維層紡制完成；
[0076] 4)按上述靜電紡絲工藝紡出一層納米纖維膜后，再按上述靜電紡絲工藝路線并同 幅度降低10%的電壓紡出一層蓬松納米纖維膜，至此，蓬松結(jié)構(gòu)納米纖維層紡制完成； [0077] 5)循環(huán)步驟3)和4)1次，取下三維曲折納米纖維復合膜在70°C蒸汽中處理180min 熔融明膠模板；
[0078]測試表明，制得的靜電紡三維曲折納米纖維復合窗紗，底層是普通窗紗，上層是在 厚度方向上呈蓬松-粘結(jié)間隔排布的曲折納米纖維膜，其納米纖維直徑為0.580μπι，納米纖 維克重為15g/m2，納米纖維層的孔隙率為92%，納米纖維復合窗紗的透光度為66%，對粒徑 〇· Ιμπι的顆粒的過濾效率為80%，阻力壓降為25Pa。
[0079] 實施例8
[0080] 一種三維曲折納米纖維復合窗紗的靜電紡絲法，具體紡絲工藝如下：
[0081] 1)將聚苯乙烯溶于質(zhì)量比為1:1的丙酮和氯仿的混合溶液中，形成濃度為22wt% 的紡絲溶液；
[0082] 2)選用接收面為窗紗復合可去除型三維曲折形狀模板的接收面;可去除型三維曲 折形狀模板采用熱熔材料，熱熔材料為瓊膠，厚度為3mm;窗紗的材質(zhì)為玻纖，窗紗中纖維直 徑為38μπι，孔徑尺寸為500μπι，可去除型三維曲折形狀模板的每一個曲折單元曲折方式為三 角形，三角形折高h = 40mm，折寬w = 40mm，折角α = 45°，每一曲折單元為一組，紡絲單元中組 數(shù)為5,每一組上的針頭以左、中、右三排為一行，每組行數(shù)5;
[0083] 3)打開控制中間方位針頭出液的灌注開關(guān)，聚合物溶液通過電場的拉伸-溶劑揮 發(fā)形成納米纖維靜電噴霧到三維曲折接收面上，紡絲工藝參數(shù)為：電壓30kV，接收距離為 140cm，灌注速度2mL/h，溫度20°C，濕度15%，紡絲時間20s;然后關(guān)閉中間灌注開關(guān)，調(diào)節(jié)工 藝參數(shù)為：電壓20kV，接收距離為140cm，灌注速度2mL/h，溫度20°C，濕度15%，紡絲時間 20s，打開控制左側(cè)方位針頭出液的灌注開關(guān)，調(diào)整針頭上的導電金屬絲，使射流噴出方向 垂直于左曲折平面;保持工藝參數(shù)不變，關(guān)閉左側(cè)灌注開關(guān)，打開控制右側(cè)方位針頭出液的 灌注開關(guān)，調(diào)整針頭上的導電金屬絲，使射流噴出方向垂直于右曲折平面;至此，粘連結(jié)構(gòu) 納米纖維層紡制完成；
[0084] 4)按上述靜電紡絲工藝紡出一層納米纖維膜后，再按上述靜電紡絲工藝路線并同 幅度降低11%的電壓紡出一層蓬松納米纖維膜，至此，蓬松結(jié)構(gòu)納米纖維層紡制完成； [0085] 5)循環(huán)步驟3)和4) 18次，取下三維曲折納米纖維復合膜在真空烘箱120°C加熱 1 lOmin恪融瓊膠模板；
[0086]測試表明，制得的靜電紡三維曲折納米纖維復合窗紗，底層是普通窗紗，上層是在 厚度方向上呈蓬松-粘結(jié)間隔排布的曲折納米纖維膜，其納米纖維直徑為2.287μπι，納米纖 維克重為55g/m2，納米纖維層的孔隙率為91 %，納米纖維復合窗紗的透光度為68%，對粒徑 0 · 3μπι的顆粒的過濾效率為86 %，阻力壓降為11 Pa。
[0087] 實施例9
[0088] 一種三維曲折納米纖維復合窗紗的靜電紡絲法，具體紡絲工藝如下：
[0089] 1)將聚酯溶于甲酚中，形成濃度為28wt%的紡絲溶液；
[0090] 2)選用接收面為窗紗復合可去除型三維曲折形狀模板的接收面;可去除型三維曲 折形狀模板采用熱熔材料，熱熔材料為明膠，厚度為5mm;窗紗的材質(zhì)為尼龍，窗紗中纖維直 徑為36μπι，孔徑尺寸為420μπι，可去除型三維曲折形狀模板的每一個曲折單元曲折方式為梯 形，梯形折高h = 5mm，折寬w為59mm，折距b為2mm，折角α = 5°，每一曲折單元為一組，紡絲單 元中組數(shù)為10,每一組上的針頭以左、中、右三排為一行，每組行數(shù)15;
[0091] 3)打開控制中間方位針頭出液的灌注開關(guān)，聚合物溶液通過電場的拉伸-溶劑揮 發(fā)形成納米纖維靜電噴霧到三維曲折接收面上，紡絲工藝參數(shù)為：電壓50kV，接收距離為 67cm，灌注速度5mL/h，溫度25°C，濕度45%，紡絲時間100s;然后關(guān)閉中間灌注開關(guān)，調(diào)節(jié)工 藝參數(shù)為：電壓45kV，接收距離為67cm，灌注速度5mL/h，溫度25°C，濕度45%，紡絲時間 100 s，打開控制左側(cè)方位針頭出液的灌注開關(guān)，調(diào)整針頭上的導電金屬絲，使射流噴出方向 垂直于左曲折平面;保持工藝參數(shù)不變，關(guān)閉左側(cè)灌注開關(guān)，打開控制右側(cè)方位針頭出液的 灌注開關(guān)，調(diào)整針頭上的導電金屬絲，使射流噴出方向垂直于右曲折平面;至此，粘連結(jié)構(gòu) 納米纖維層紡制完成；
[0092] 4)按上述靜電紡絲工藝紡出一層納米纖維膜后，再按上述靜電紡絲工藝路線并同 幅度降低11%的電壓紡出一層蓬松納米纖維膜，至此，蓬松結(jié)構(gòu)納米纖維層紡制完成； [0093] 5)循環(huán)步驟3)和4)25次，取下三維曲折納米纖維復合膜在真空烘箱130°C加熱 lOOmin恪融明膠模板；
[0094]測試表明，制得的靜電紡三維曲折納米纖維復合窗紗，底層是普通窗紗，上層是在 厚度方向上呈蓬松-粘結(jié)間隔排布的曲折納米纖維膜，其納米纖維直徑為〇.468μπι，納米纖 維克重為60g/m2，納米纖維層的孔隙率為91.5%，納米纖維復合窗紗的透光度為47%，對粒 徑0 · 5μπι的顆粒的過濾效率為90 %，阻力壓降為14Pa。
[0095] 實施例10
[0096] 一種三維曲折納米纖維復合窗紗的靜電紡絲法，具體紡絲工藝如下：
[0097] 1)將聚醋酸乙烯溶于二甲基亞砜中，形成濃度為15wt%的紡絲溶液；
[0098] 2)選用接收面為窗紗復合可去除型三維曲折形狀模板的接收面;可去除型三維曲 折形狀模板采用熱熔材料，熱熔材料為瓊膠，厚度為1mm;窗紗的材質(zhì)為金屬，窗紗中纖維直 徑為34μπι，孔徑尺寸為400μπι，可去除型三維曲折形狀模板的每一個曲折單元曲折方式為梯 形，梯形折高h = 40mm，折寬w為60mm，折距b為20mm，折角α = 45°，每一曲折單元為一組，紡絲 單元中組數(shù)為15,每一組上的針頭以左、中、右三排為一行，每組行數(shù)30;
[0099] 3)打開控制中間方位針頭出液的灌注開關(guān)，聚合物溶液通過電場的拉伸-溶劑揮 發(fā)形成納米纖維靜電噴霧到三維曲折接收面上，紡絲工藝參數(shù)為：電壓65kV，接收距離為 24cm，灌注速度6mL/h，溫度20°C，濕度60%，紡絲時間150s;然后關(guān)閉中間灌注開關(guān)，調(diào)節(jié)工 藝參數(shù)為：電壓55kV，接收距離為24cm，灌注速度6mL/h，溫度20°C，濕度60%，紡絲時間 150 s，打開控制右側(cè)方位針頭出液的灌注開關(guān)，調(diào)整針頭上的導電金屬絲，使射流噴出方向 垂直于右曲折平面;保持工藝參數(shù)不變，關(guān)閉右側(cè)灌注開關(guān)，打開控制左側(cè)方位針頭出液的 灌注開關(guān)，調(diào)整針頭上的導電金屬絲，使射流噴出方向垂直于左曲折平面;至此，粘連結(jié)構(gòu) 納米纖維層紡制完成；
[0100] 4)按上述靜電紡絲工藝紡出一層納米纖維膜后，再按上述靜電紡絲工藝路線并同 幅度降低13%的電壓紡出一層蓬松納米纖維膜，至此，蓬松結(jié)構(gòu)納米纖維層紡制完成；
[0101] 5)循環(huán)步驟3)和4)40次，取下三維曲折納米纖維復合膜在70°C蒸汽中處理90min 熔融瓊膠模板；
[0102] 測試表明，制得的靜電紡三維曲折納米纖維復合窗紗，底層是普通窗紗，上層是在 厚度方向上呈蓬松-粘結(jié)間隔排布的曲折納米纖維膜，其納米纖維直徑為4.855μπι，納米纖 維克重為62g/m 2，納米纖維層的孔隙率為91 %，納米纖維復合窗紗的透光度為66%，對粒徑 0 · 6μπι的顆粒的過濾效率為89 · 5 %，阻力壓降為12 · 5Pa。
[0103] 實施例11
[0104] -種三維曲折納米纖維復合窗紗的靜電紡絲法，具體紡絲工藝如下：
[0105] 1)將尼龍6溶于甲醇中，形成濃度為10wt %的紡絲溶液；
[0106] 2)選用接收面為窗紗復合可去除型三維曲折形狀模板的接收面;可去除型三維曲 折形狀模板采用熱熔材料，熱熔材料為明膠，厚度為〇.8mm;窗紗的材質(zhì)為玻纖，窗紗中纖維 直徑為32μπι，孔徑尺寸為380μπι，可去除型三維曲折形狀模板的每一個曲折單元曲折方式為 波浪形，波浪形折高h = 5mm，折寬w = 5mm，折角α = 5°，每一曲折單元為一組，紡絲單元中組 數(shù)為18,每一組上的針頭以左、中、右三排為一行，每組行數(shù)40;
[0107] 3)打開控制中間方位針頭出液的灌注開關(guān)，聚合物溶液通過電場的拉伸-溶劑揮 發(fā)形成納米纖維靜電噴霧到三維曲折接收面上，紡絲工藝參數(shù)為：電壓90kV，接收距離為 57cm，灌注速度8mL/h，溫度30°C，濕度80%，紡絲時間250s;然后關(guān)閉中間灌注開關(guān)，調(diào)節(jié)工 藝參數(shù)為：電壓80kV，接收距離為57cm，灌注速度8mL/h，溫度30°C，濕度80%，紡絲時間 250 s，打開控制右側(cè)方位針頭出液的灌注開關(guān)，調(diào)整針頭上的導電金屬絲，使射流噴出方向 垂直于右曲折平面;保持工藝參數(shù)不變，關(guān)閉右側(cè)灌注開關(guān)，打開控制左側(cè)方位針頭出液的 灌注開關(guān)，調(diào)整針頭上的導電金屬絲，使射流噴出方向垂直于左曲折平面;至此，粘連結(jié)構(gòu) 納米纖維層紡制完成；
[0108] 4)按上述靜電紡絲工藝紡出一層納米纖維膜后，再按上述靜電紡絲工藝路線并同 幅度降低14%的電壓紡出一層蓬松納米纖維膜，至此，蓬松結(jié)構(gòu)納米纖維層紡制完成；
[0109] 5)循環(huán)步驟3)和4) 50次，取下三維曲折納米纖維復合膜在60 °C蒸汽中處理80min 熔融明膠模板；
[0110]測試表明，制得的三維曲折納米纖維復合窗紗，底層是普通窗紗，上層是在厚度方 向上呈蓬松-粘結(jié)間隔排布的曲折納米纖維膜，其納米纖維直徑為〇.458μπι，納米纖維克重 為70g/m2，納米纖維層的孔隙率為92 %，納米纖維復合窗紗的透光度為49%，對粒徑0.2μπι 的顆粒的過濾效率為82%，阻力壓降為20Pa。
[0川]實施例12
[0112] -種三維曲折納米纖維復合窗紗的靜電紡絲法，具體紡絲工藝如下：
[0113] 1)將聚乙烯醇溶于乙醇中，形成濃度為35wt%的紡絲溶液；
[0114] 2)選用接收面為窗紗復合可去除型三維曲折形狀模板的接收面;可去除型三維曲 折形狀模板采用熱熔材料，熱熔材料為瓊膠，厚度為l〇mm;窗紗的材質(zhì)為尼龍，窗紗中纖維 直徑為30μπι，孔徑尺寸為150μπι，可去除型三維曲折形狀模板的每一個曲折單元曲折方式為 波浪形，波浪形折高h = 40mm，折寬w = 40mm，折角α = 45°，每一曲折單元為一組，紡絲單元中 組數(shù)為20，每一組上的針頭以左、中、右三排為一行，每組行數(shù)50;
[0115] 3)打開控制中間方位針頭出液的灌注開關(guān)，聚合物溶液通過電場的拉伸-溶劑揮 發(fā)形成納米纖維靜電噴霧到三維曲折接收面上，紡絲工藝參數(shù)為：電壓l〇〇kV，接收距離為 40cm，灌注速度10mL/h，溫度35°C，濕度90%，紡絲時間300s;然后關(guān)閉中間灌注開關(guān)，調(diào)節(jié) 工藝參數(shù)為：電壓90kV，接收距離為40cm，灌注速度10mL/h，溫度35°C，濕度90%，紡絲時間 300 s，打開控制右側(cè)方位針頭出液的灌注開關(guān)，調(diào)整針頭上的導電金屬絲，使射流噴出方向 垂直于右曲折平面;保持工藝參數(shù)不變，關(guān)閉右側(cè)灌注開關(guān)，打開控制左側(cè)方位針頭出液的 灌注開關(guān)，調(diào)整針頭上的導電金屬絲，使射流噴出方向垂直于左曲折平面;至此，粘連結(jié)構(gòu) 納米纖維層紡制完成；
[0116] 4)按上述靜電紡絲工藝紡出一層納米纖維膜后，再按上述靜電紡絲工藝路線并同 幅度降低15%的電壓紡出一層蓬松納米纖維膜，至此，蓬松結(jié)構(gòu)納米纖維層紡制完成；
[0117] 5)循環(huán)步驟3)和4)60次，取下三維曲折納米纖維復合膜在真空烘箱150°C加熱 70min熔融瓊膠模板；
[0118]測試表明，制得的三維曲折納米纖維復合窗紗，底層是普通窗紗，上層是在厚度方 向上呈蓬松-粘結(jié)間隔排布的曲折納米纖維膜，其納米纖維直徑為〇.125μπι，納米纖維克重 為0.01g/m2，納米纖維層的孔隙率為90%，納米纖維復合窗紗的透光度為58%，對粒徑Ιμπι 的顆粒的過濾效率為80%，阻力壓降為20Pa。
[0119] 實施例13
[0120] -種三維曲折納米纖維復合窗紗的靜電紡絲法，具體紡絲工藝如下：
[0121] 1)將質(zhì)量比為1:1:1的聚苯乙烯、聚酯和尼龍6的混合物溶于丙醇中，形成濃度為 21wt%的紡絲溶液；
[0122] 2)選用接收面為窗紗復合可去除型三維曲折形狀模板的接收面;可去除型三維曲 折形狀模板采用熱熔材料，熱熔材料為明膠，厚度為2mm;窗紗的材質(zhì)為金屬，窗紗中纖維直 徑為28μπι，孔徑尺寸為ΙΟμπι，可去除型三維曲折形狀模板的每一個曲折單元曲折方式為三 角形，三角形折高h = 5mm，折寬w為57mm，折角α = 5°，每一曲折單元為一組，紡絲單元中組數(shù) 為3,每一組上的針頭以左、中、右三排為一行，每組行數(shù)1;
[0123] 3)打開控制中間方位針頭出液的灌注開關(guān)，聚合物溶液通過電場的拉伸-溶劑揮 發(fā)形成納米纖維靜電噴霧到三維曲折接收面上，紡絲工藝參數(shù)為：電壓15kV，接收距離為 130cm，灌注速度0. lmL/h，溫度15°C，濕度5 %，紡絲時間5s;然后關(guān)閉中間灌注開關(guān)，調(diào)節(jié)工 藝參數(shù)為：電壓10kV，接收距離為130cm，灌注速度0.1mL/h，溫度15°C，濕度5%，紡絲時間 5s，打開控制左側(cè)方位針頭出液的灌注開關(guān)，調(diào)整針頭上的導電金屬絲，使射流噴出方向垂 直于左曲折平面;保持工藝參數(shù)不變，關(guān)閉左側(cè)灌注開關(guān)，打開控制右側(cè)方位針頭出液的灌 注開關(guān)，調(diào)整針頭上的導電金屬絲，使射流噴出方向垂直于右曲折平面;至此，粘連結(jié)構(gòu)納 米纖維層紡制完成；
[0124] 4)按上述靜電紡絲工藝紡出一層納米纖維膜后，再按上述靜電紡絲工藝路線并同 幅度降低10%的電壓紡出一層蓬松納米纖維膜，至此，蓬松結(jié)構(gòu)納米纖維層紡制完成；
[0125] 5)循環(huán)步驟3)和4)1次，取下三維曲折納米纖維復合窗紗在真空烘箱100°C加熱 60min恪融明膠模板；
[0126] 測試表明制得的三維曲折納米纖維復合窗紗，底層是普通窗紗，上層是在厚度方 向上呈蓬松-粘結(jié)間隔排布的曲折納米纖維膜，其納米纖維直徑為〇.〇〇8μπι，納米纖維克重 為70g/m 2，納米纖維層的孔隙率為90%，納米纖維復合窗紗的透光度為30%，對粒徑0.006μ m的顆粒的過濾效率為80%，阻力壓降為25Pa。
[0127] 實施例14
[0128] -種三維曲折納米纖維復合窗紗的靜電紡絲法，具體紡絲工藝如下：
[0129] 1)將聚甲基丙烯酸甲酯溶于質(zhì)量比為1:1:1的甲醇、乙醇和丙醇的混合溶液中，形 成濃度為24wt %的紡絲溶液；
[0130] 2)選用接收面為窗紗復合可去除型三維曲折形狀模板的接收面;可去除型三維曲 折形狀模板采用熱熔材料，熱熔材料為瓊膠，厚度為2.5_;窗紗的材質(zhì)為玻纖，窗紗中纖維 直徑為26μπι，孔徑尺寸為200μπι，可去除型三維曲折形狀模板的每一個曲折單元曲折方式為 三角形，三角形折高h = 40mm，折寬w為40mm，折角α = 45°，每一曲折單元為一組，紡絲單元中 組數(shù)為5,每一組上的針頭以左、中、右三排為一行，每組行數(shù)5;
[0131] 3)打開控制中間方位針頭出液的灌注開關(guān)，聚合物溶液通過電場的拉伸-溶劑揮 發(fā)形成納米纖維靜電噴霧到三維曲折接收面上，紡絲工藝參數(shù)為：電壓30kV，接收距離為 40cm，灌注速度2mL/h，溫度20°C，濕度15 %，紡絲時間20s;然后關(guān)閉中間灌注開關(guān)，調(diào)節(jié)工 藝參數(shù)為：電壓20kV，接收距離為40cm，灌注速度2mL/h，溫度20°C，濕度15 %，紡絲時間20s， 打開控制左側(cè)方位針頭出液的灌注開關(guān)，調(diào)整針頭上的導電金屬絲，使射流噴出方向垂直 于左曲折平面;保持工藝參數(shù)不變，關(guān)閉左側(cè)灌注開關(guān)，打開控制右側(cè)方位針頭出液的灌注 開關(guān)，調(diào)整針頭上的導電金屬絲，使射流噴出方向垂直于右曲折平面;至此，粘連結(jié)構(gòu)納米 纖維層紡制完成；
[0132] 4)按上述靜電紡絲工藝紡出一層納米纖維膜后，再按上述靜電紡絲工藝路線并同 幅度降低11%的電壓紡出一層蓬松納米纖維膜，至此，蓬松結(jié)構(gòu)納米纖維層紡制完成；
[0133] 5)循環(huán)步驟3)和4) 18次，取下三維曲折納米纖維復合窗紗在真空烘箱120°C加熱 50min熔融瓊膠模板；
[0134] 測試表明制得的三維曲折納米纖維復合窗紗，底層是普通窗紗，上層是在厚度方 向上呈蓬松-粘結(jié)間隔排布的曲折納米纖維膜，其納米纖維直徑為〇.347μπι，納米纖維克重 為3.6g/m 2，納米纖維層的孔隙率為92%，納米纖維復合窗紗的透光度為40%，對粒徑0.2μπι 的顆粒的過濾效率為81%，阻力壓降為24Pa。
[0135] 實施例15
[0136] -種三維曲折納米纖維復合窗紗的靜電紡絲法，具體紡絲工藝如下：
[0137] 1)將聚苯胺溶于異丙醇中，形成濃度為30wt%的紡絲溶液；
[0138] 2)選用接收面為窗紗復合可去除型三維曲折形狀模板的接收面;可去除型三維曲 折形狀模板采用熱熔材料，熱熔材料為明膠，厚度為1mm;窗紗的材質(zhì)為尼龍，窗紗中纖維直 徑為24μπι，孔徑尺寸為350μπι，可去除型三維曲折形狀模板的每一個曲折單元曲折方式為梯 形，梯形折高h = 5mm，折寬w為59mm，折距b為2mm，折角α = 5°，每一曲折單元為一組，紡絲單 元中組數(shù)為10,每一組上的針頭以左、中、右三排為一行，每組行數(shù)15;
[0139] 3)打開控制中間方位針頭出液的灌注開關(guān)，聚合物溶液通過電場的拉伸-溶劑揮 發(fā)形成納米纖維靜電噴霧到三維曲折接收面上，紡絲工藝參數(shù)為：電壓50kV，接收距離為 67cm，灌注速度5mL/h，溫度25°C，濕度45%，紡絲時間100s;然后關(guān)閉中間灌注開關(guān)，調(diào)節(jié)工 藝參數(shù)為：電壓45kV，接收距離為67cm，灌注速度5mL/h，溫度25°C，濕度45%，紡絲時間 100 s，打開控制左側(cè)方位針頭出液的灌注開關(guān)，調(diào)整針頭上的導電金屬絲，使射流噴出方向 垂直于左曲折平面;保持工藝參數(shù)不變，關(guān)閉左側(cè)灌注開關(guān)，打開控制右側(cè)方位針頭出液的 灌注開關(guān)，調(diào)整針頭上的導電金屬絲，使射流噴出方向垂直于右曲折平面;至此，粘連結(jié)構(gòu) 納米纖維層紡制完成；
[0140] 4)按上述靜電紡絲工藝紡出一層納米纖維膜后，再按上述靜電紡絲工藝路線并同 幅度降低11%的電壓紡出一層蓬松納米纖維膜，至此，蓬松結(jié)構(gòu)納米纖維層紡制完成；
[0141] 5)循環(huán)步驟3)和4)25次，取下三維曲折納米纖維復合窗紗在80°C蒸汽中處理 130min恪融明膠模板；
[0142] 測試表明制得的三維曲折納米纖維復合窗紗，底層是普通窗紗，上層是在厚度方 向上呈蓬松-粘結(jié)間隔排布的曲折納米纖維膜，其納米纖維直徑為〇.432μπι，納米纖維克重 為47g/m 2，納米纖維層的孔隙率為94 %，納米纖維復合窗紗的透光度為50 %，對粒徑0.5μπι 的顆粒的過濾效率為81 ·3%，阻力壓降為23Pa。
[0143] 實施例16
[0144] 一種三維曲折納米纖維復合窗紗的靜電紡絲法，具體紡絲工藝如下：
[0145] 1)將聚偏氟乙烯-四氟乙烯-全氟甲基乙烯基醚溶于丁醇中，形成濃度為20wt%的 紡絲溶液；
[0146] 2)選用接收面為窗紗復合可去除型三維曲折形狀模板的接收面;可去除型三維曲 折形狀模板采用熱熔材料，熱熔材料為瓊膠，厚度為4mm;窗紗的材質(zhì)為金屬，窗紗中纖維直 徑為22μπι，孔徑尺寸為100μπι，可去除型三維曲折形狀模板的每一個曲折單元曲折方式為梯 形，梯形折高h = 40mm，折寬w為60mm，折距b為20mm，折角α = 45°，每一曲折單元為一組，紡絲 單元中組數(shù)為15,每一組上的針頭以左、中、右三排為一行，每組行數(shù)30;
[0147] 3)打開控制中間方位針頭出液的灌注開關(guān)，聚合物溶液通過電場的拉伸-溶劑揮 發(fā)形成納米纖維靜電噴霧到三維曲折接收面上，紡絲工藝參數(shù)為：電壓65kV，接收距離為 18cm，灌注速度6mL/h，溫度20°C，濕度60%，紡絲時間150s;然后關(guān)閉中間灌注開關(guān)，調(diào)節(jié)工 藝參數(shù)為：電壓55kV，接收距離為18cm，灌注速度6mL/h，溫度20°C，濕度60%，紡絲時間 150 s，打開控制右側(cè)方位針頭出液的灌注開關(guān)，調(diào)整針頭上的導電金屬絲，使射流噴出方向 垂直于右曲折平面;保持工藝參數(shù)不變，關(guān)閉右側(cè)灌注開關(guān)，打開控制左側(cè)方位針頭出液的 灌注開關(guān)，調(diào)整針頭上的導電金屬絲，使射流噴出方向垂直于左曲折平面;至此，粘連結(jié)構(gòu) 納米纖維層紡制完成；
[0148] 4)按上述靜電紡絲工藝紡出一層納米纖維膜后，再按上述靜電紡絲工藝路線并同 幅度降低13%的電壓紡出一層蓬松納米纖維膜，至此，蓬松結(jié)構(gòu)納米纖維層紡制完成；
[0149] 5)循環(huán)步驟3)和4)40次，取下三維曲折納米纖維復合窗紗在真空烘箱110°C加熱 lOmin恪融瓊膠模板；
[0150]測試表明制得的三維曲折納米纖維復合窗紗，底層是普通窗紗，上層是在厚度方 向上呈蓬松-粘結(jié)間隔排布的曲折納米纖維膜，其納米纖維直徑為5μπι，納米纖維克重為 5.4g/m2，納米纖維層的孔隙率為94%，納米纖維復合窗紗的透光度為70%，對粒徑0.6μπι的 顆粒的過濾效率為82%，阻力壓降為23.5Pa。
[0151] 實施例17
[0152] -種三維曲折納米纖維復合窗紗的靜電紡絲法，具體紡絲工藝如下：
[0153] 1)將質(zhì)量比為1:1:1:1的聚乙二醇、聚氨酯、聚砜和聚醚砜的混合物溶于異丁醇 中，形成濃度為40wt %的紡絲溶液；
[0154] 2)選用接收面為窗紗復合可去除型三維曲折形狀模板的接收面;可去除型三維曲 折形狀模板采用熱熔材料，熱熔材料為明膠，厚度為5mm;窗紗的材質(zhì)為玻纖，窗紗中纖維直 徑為10M1，孔徑尺寸為50μπι，可去除型三維曲折形狀模板的每一個曲折單元曲折方式為波 浪形，波浪形折高h = 5mm，折寬w = 5mm，折角α = 5°，每一曲折單元為一組，紡絲單元中組數(shù) 為18,每一組上的針頭以左、中、右三排為一行，每組行數(shù)40;
[0155] 3)打開控制中間方位針頭出液的灌注開關(guān)，聚合物溶液通過電場的拉伸-溶劑揮 發(fā)形成納米纖維靜電噴霧到三維曲折接收面上，紡絲工藝參數(shù)為：電壓90kV，接收距離為 46cm，灌注速度8mL/h，溫度30°C，濕度80%，紡絲時間250s;然后關(guān)閉中間灌注開關(guān)，調(diào)節(jié)工 藝參數(shù)為：電壓80kV，接收距離為46cm，灌注速度8mL/h，溫度30°C，濕度80%，紡絲時間 250 s，打開控制右側(cè)方位針頭出液的灌注開關(guān)，調(diào)整針頭上的導電金屬絲，使射流噴出方向 垂直于右曲折平面;保持工藝參數(shù)不變，關(guān)閉右側(cè)灌注開關(guān)，打開控制左側(cè)方位針頭出液的 灌注開關(guān)，調(diào)整針頭上的導電金屬絲，使射流噴出方向垂直于左曲折平面;至此，粘連結(jié)構(gòu) 納米纖維層紡制完成；
[0156] 4)按上述靜電紡絲工藝紡出一層納米纖維膜后，再按上述靜電紡絲工藝路線并同 幅度降低14%的電壓紡出一層蓬松納米纖維膜，至此，蓬松結(jié)構(gòu)納米纖維層紡制完成；
[0157] 5)循環(huán)步驟3)和4)50次，取下三維曲折納米纖維復合窗紗在95°C蒸汽中處理 120min熔融明膠模板；
[0158]測試表明制得的三維曲折納米纖維復合窗紗，底層是普通窗紗，上層是在厚度方 向上呈蓬松-粘結(jié)間隔排布的曲折納米纖維膜，其納米纖維直徑為0.560μπι，納米纖維克重 為36g/m2，納米纖維層的孔隙率為94%，納米纖維復合窗紗的透光度為80%，對粒徑0.08μπι 的顆粒的過濾效率為82.5%，阻力壓降為22Pa。
[0159] 實施例18
[0160] 一種三維曲折納米纖維復合窗紗的靜電紡絲法，具體紡絲工藝如下：
[0161] 1)將質(zhì)量比為1:2:1的聚苯胺、聚丙烯腈和聚己內(nèi)酯的混合物溶于質(zhì)量比為1:1: 1:1的丁醇、甲苯、甲乙酮和甲酚的混合溶液中，形成濃度為24wt%的紡絲溶液；
[0162] 2)選用接收面為窗紗復合可去除型三維曲折形狀模板的接收面;可去除型三維曲 折形狀模板采用熱熔材料，熱熔材料為瓊膠，厚度為2mm;窗紗的材質(zhì)為尼龍，窗紗中纖維直 徑為lMi，孔徑尺寸為3μπι，可去除型三維曲折形狀模板的每一個曲折單元曲折方式為波浪 形，波浪形折高h = 40mm，折寬w = 40mm，折角α = 45°，每一曲折單元為一組，紡絲單元中組數(shù) 為20，每一組上的針頭以左、中、右三排為一行，每組行數(shù)50;
[0163] 3)打開控制中間方位針頭出液的灌注開關(guān)，聚合物溶液通過電場的拉伸-溶劑揮 發(fā)形成納米纖維靜電噴霧到三維曲折接收面上，紡絲工藝參數(shù)為：電壓l〇〇kV，接收距離為 20cm，灌注速度10mL/h，溫度35°C，濕度90%，紡絲時間300s;然后關(guān)閉中間灌注開關(guān)，調(diào)節(jié) 工藝參數(shù)為：電壓90kV，接收距離為20cm，灌注速度10mL/h，溫度35°C，濕度90%，紡絲時間 300 s，打開控制右側(cè)方位針頭出液的灌注開關(guān)，調(diào)整針頭上的導電金屬絲，使射流噴出方向 垂直于右曲折平面;保持工藝參數(shù)不變，關(guān)閉右側(cè)灌注開關(guān)，打開控制左側(cè)方位針頭出液的 灌注開關(guān)，調(diào)整針頭上的導電金屬絲，使射流噴出方向垂直于左曲折平面;至此，粘連結(jié)構(gòu) 納米纖維層紡制完成；
[0164] 4)按上述靜電紡絲工藝紡出一層納米纖維膜后，再按上述靜電紡絲工藝路線并同 幅度降低15%的電壓紡出一層蓬松納米纖維膜，至此，蓬松結(jié)構(gòu)納米纖維層紡制完成；
[0165] 5)循環(huán)步驟3)和4)60次，取下三維曲折納米纖維復合窗紗在30°C蒸汽中處理 180min，熔融瓊膠模板；
[0166] 測試表明制得的三維曲折納米纖維復合窗紗，底層是普通窗紗，上層是在厚度方 向上呈蓬松-粘結(jié)間隔排布的曲折納米纖維膜，其納米纖維直徑為0.89μπι，納米纖維克重為 25g/m 2,納米纖維層的孔隙率為96%，納米纖維復合窗紗的透光度為90%，對粒徑Ιμπι的顆 粒的過濾效率為83%，阻力壓降為21.5Pa。
[0167] 實施例19-30的紡絲工藝基本與實施例1-18相同，發(fā)生變化的工藝參數(shù)如聚合物 種類、溶劑種類和聚合物的濃度等，以及制備的產(chǎn)品的性能如下表所示。

【主權(quán)項】
1. 三維曲折納米纖維復合窗紗的靜電紡絲方法，將聚合物紡絲溶液進行靜電紡絲，其 特征是:采用三維曲折接收面;所述三維曲折接收面的每個起伏對應一組紡絲針頭，所述紡 絲針頭的針尖構(gòu)成的輪廓與所述三維曲折接收面一致;每組紡絲針頭至少包括左、中和右 三排，中排的紡絲針頭正對所述三維曲折接收面的每個起伏的最高點，左排和右排的紡絲 針頭分別對應所述三維曲折接收面的起伏的中間位置，左排的紡絲針頭垂直于所述三維曲 折接收面的起伏的右側(cè)平面或者平行于所述三維曲折接收面的起伏的右側(cè)的曲面的法線 方向，右排的紡絲針頭垂直于所述三維曲折接收面的起伏的左側(cè)平面或者平行于所述三維 曲折接收面的起伏的左側(cè)的曲面的中間位置的法線方向； 所述三維曲折接收面為窗紗復合可去除型三維曲折形狀模板的接收面;可去除型三維 曲折形狀模板采用熱熔材料； 靜電紡絲結(jié)束后加熱熔融熱熔材料獲得三維曲折納米纖維復合窗紗。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的三維曲折納米纖維復合窗紗的靜電紡絲方法，其特征在于，所 述靜電紡絲的工藝為： 紡絲順序根據(jù)紡絲針頭按中、左、右或中、右、左循環(huán)輪流紡絲，循環(huán)數(shù)1-60; 中排的紡絲針頭紡絲參數(shù)：電壓15-100kV，接收距離10-150cm，灌注速度O.l-lOmL/h， 溫度15-35°(：，濕度5-90%，紡絲時間5-30〇8; 左排和右排的紡絲針頭的紡絲參數(shù)均為：電壓l〇-9〇kV，接收距離10-150cm，灌注速度 0.1-101111711，溫度15-35°(：，濕度5-90%，紡絲時間5-3008; 且滿足：中排的紡絲針頭電壓>左排或右排的紡絲針頭電壓； 或者，更進一步地： 按前述靜電紡絲工藝紡出一層納米纖維膜后，再按前述靜電紡絲工藝路線并同幅度降 低10-15 %的電壓紡出一層蓬松納米纖維膜，如此交替，紡制獲得層疊結(jié)構(gòu)的三維曲折納米 纖維復合膜。3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的三維曲折納米纖維復合窗紗的靜電紡絲方法，其特征在于，窗 紗的材質(zhì)為尼龍、金屬或玻纖，纖維直徑為1-50M1，孔徑尺寸為3-500μπι;可去除型三維曲折 形狀模板的三維曲折形狀的折高h = 5-40mm，折角α = 5-45°。4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的三維曲折納米纖維復合窗紗的靜電紡絲方法，其特征在于，所 述可去除型三維曲折形狀模板的接收面每一個曲折單元曲折方式為三角形、梯形或波浪 形;三角形折高h = 5-40mm，折寬w = h · cota，折角α = 5-45° ;梯形折高h = 5-40mm，折寬w = h · cota+b，折距b為2_20mm，折角a = 5_45° ;波浪形折高h = 5-40mm，折寬w = 5-40mm，折角a = 5-45°;可去除型三維曲折形狀模板的厚度為0.1-10mm;所述熱熔材料為明膠或瓊膠，熱 熔材料的熔融方式為在真空烘箱中加熱，加熱溫度20_150°C，或在熱蒸汽處理，蒸汽溫度 30-95°C;每一曲折單元為一組，紡絲單元中組數(shù)為3-20,每一組上的針頭以左、中、右三排 為一行，每組行數(shù)1-50。5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的三維曲折納米纖維復合窗紗的靜電紡絲方法，其特征在于，所 述聚合物紡絲溶液中，聚合物為氟化乙丙烯共聚物、聚全氟乙丙烯、聚丙烯、可溶性聚四氟 乙烯、聚偏氟乙烯、聚乙烯醇縮丁醛、聚苯乙烯、聚酯、聚醋酸乙烯、尼龍6、聚乙烯醇、聚甲基 丙烯酸甲酯、聚苯胺、聚氧化乙烯、聚乙烯吡咯烷酮、聚丙烯腈、聚己內(nèi)酯、聚對苯二甲酸乙 二酯、聚四氟乙烯、聚乙二醇、聚氨酯、聚砜、聚醚砜、聚偏氟乙烯-六氟丙烯、聚偏氟乙烯-四 氟乙烯-全氟甲基乙烯基醚或聚偏氟乙烯-三氟氯乙烯中的一種以上； 溶劑為甲酸、四氫呋喃、水、N，N-二甲基甲酰胺、N，N-二甲基乙酰胺、丙酮、氯仿、甲酚、 二甲基亞砜、甲醇、乙醇、丙醇、異丙醇、丁醇、異丁醇、甲苯、N-甲基吡咯烷酮、甲乙酮或甲基 乙基酮中的一種以上。6. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的三維曲折納米纖維復合窗紗的靜電紡絲方法，其特征在 于，將聚合物紡絲溶液進行靜電紡絲所得的三維曲折納米纖維膜，堆積密度為〇. 006-0. lg/ cm3，折高h = 5-40mm，折角α = 5-45°，曲折形狀為三角形、梯形或波浪形;纖維膜強度為0.1-lOMPa，對粒徑0·006-10μπι顆粒的過濾效率為10-50%，阻力壓降在15Pa以下。7. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的三維曲折納米纖維復合窗紗的靜電紡絲方法，其特征在 于，將聚合物紡絲溶液進行靜電紡絲所得的層疊結(jié)構(gòu)的三維曲折納米纖維復合膜，宏觀上 呈三維曲折狀的納米纖維膜，在厚度方向上呈蓬松-粘結(jié)間隔排布，所述三維曲折狀納米纖 維膜蓬松層堆積密度為〇. 006-0.084g/cm3，所述三維曲折狀納米纖維膜粘結(jié)層堆積密度為 0.01-0. lg/cm3;纖維膜折高h = 5-40mm，折角α = 5-45°，曲折形狀為三角形、梯形或波浪形； 纖維膜強度為5-100MPa，對粒徑0.006-10μπι顆粒的過濾效率彡80%，阻力壓降在25Pa以下。8. -種三維曲折納米纖維復合窗紗，其特征是:所述三維曲折納米纖維復合窗紗，底層 是普通窗紗，材質(zhì)為尼龍、金屬或玻纖，纖維直徑為1_50μπι，孔徑尺寸為3-500μπι;上層是在 厚度方向上呈蓬松-粘結(jié)間隔排布的曲折納米纖維膜，其納米纖維直徑為〇.〇〇8-5μπι，納米 纖維克重為0.01-70g/m 2，納米纖維層的孔隙率多90% ;納米纖維復合窗紗的透光度為30-90%，對粒徑0.006-1μπι的顆粒的過濾效率彡80%，阻力壓降在25Pa以下。
【文檔編號】D04H1/728GK106048901SQ201610406892
【公開日】2016年10月26日
【申請日】2016年6月12日
【發(fā)明人】丁彬, 趙興雷, 李玉瑤, 王珊, 印霞, 俞建勇
【申請人】東華大學