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有哪些因素会影响静电纺丝纳米纤维的质量?

发布日期:2021-03-13 访问次数:367

有哪些因素会影响静电纺丝纳米纤维的质量?

一、溶液浓度

溶液浓度对纺丝质量的影响非常大,当溶液浓度较低时,且低于一定程度时,出现电喷雾现象,并不能形成纳米纤维,而是形成纳米微球,而随着溶液浓度的增大,纤维形貌也逐渐变好,纤维形貌从有液滴现象到纤维光滑丝径均匀,同时,纤维之间也随着溶液浓度的增大而增大,但随着溶液浓度的增大,溶液带电性能越差,粘度越大,所需要纺丝临界电压越大。

二、纺丝电压

纺丝电压的大小直接影响纤维的直径,随着电压的增大,射流所受电场的拉伸力越大,加速度越大,被二次拉伸的时间更短,所以纤维直径越大。

三、喷头高度

喷头高度决定着喷头与收集装置之间的电场,因此,喷头高度在一定程度上也影响着纤维的沉积形貌。

四、供液速率

供液速率与纺丝过程中的电压存在一定的关系,电压越高,溶液消耗越大,需要更大的供液速率才能保证纺丝的持续。

五、纺丝温度

纺丝温度对溶剂的挥发影响比较大,在纺丝过程中,纺丝环境温度越高,射流溶剂蒸发越快,纤维形貌越好。

六、纺丝环境湿度

纺丝环境湿度对纺丝过程影响极大,纺丝过程中,喷头与收集装置之间相当于一个电容,空气为电容介质,当空气中湿度较高时,电容介质导电性变好,因此电容两端电极充电电荷变少。溶液表面电荷变少,受电场力变小,电场力难于突破溶液表面张力,所以难于实现纺丝。另外,纺丝环境湿度越高,射流越难挥发,所沉积的纤维形貌越差。

在中国南方春天回南天时,空气非常潮湿,空气湿度可达 95%以上,因此对纺丝效果影响非常大,这对纺丝设备要求比较严格。国内大部分设备商采用加热的方式来降低相对湿度。但此方案是不可行的,因为实验中真正要降低的是纺丝环境中的含湿量,而不是相对湿度,升温在一定程度上可以降低相对湿度,但无法降低环境中的含湿量。部分设备商采用除湿机的方式来除湿,此方式除湿能力有限,类似空调除湿,而且除湿寿命有限。因此,湿度控制对于设备商来说是一个大难点,而且部分北方设备商号称具有湿度控制功能,但因湿度控制方案无南方高湿度环境的检验,方案可信度大大降低。


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