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分分钟带你看懂 静电纺丝

发布日期:2021-03-13 访问次数:208

分分钟带你看懂 静电纺丝 

静电纺丝即在高压静电下用聚合物溶液进行纺丝的过程。静电纺丝可以制备直径在几十到几百纳米的纤维,产品具有较高的孔隙率和较大的比表面积,成分多样化,直径分布均匀,在生物医学、环境工程以及纺织等领域具有很高的应用价值。

原理

将聚合物溶液或熔体带上几千至上万伏高压静电,带电的聚合物液滴在电场力的作用下在毛细管的Taylor锥顶点被加速。

当电场力足够大时,聚合物液滴克服表面张力形成喷射细流。在细流喷射过程中溶剂蒸发或固化,***终落在接收装置上,形成类似非织造布状的纤维毡。

装置

静电纺丝的装置主要由推进泵、注射器、高压电源以及接收装置组成。其中,高压电源的正极与负极分别与注射器针头和接收装置相连,而接收装置的形式也是多样化的,可以是静止的平面、高速转动的滚筒或者圆盘。纺丝的参数设置、环境条件等对纺丝过程的影响至关重要。

高聚物

目前静电纺丝技术已经可用于几十种不同的高分子聚合物,既包括聚酯、聚酰胺、聚乙烯醇、聚丙烯腈等柔性高聚物的静电纺丝,也包括聚氨酯弹性体的静电纺丝以及液晶态的刚性高分子聚对苯二甲酰对苯二胺等的静电纺丝。

影响因素

静电纺丝法制备纳米纤维的影响因素很多,这些因素可分为溶液性质,如黏度、弹性、电导率和表面张力;控制变量,如毛细管中的静电压、毛细管口的电势和毛细管口与收集器之间的距离;环境参数,如溶液温度、纺丝环境中的空气湿度和温度、气流速度等。

溶液黏度对纤维性能的影响

同轴静电纺丝

同轴静电纺是在静电纺的基础上改造而来,其基本原理是在两个内径不同但同轴的毛细管中分别注入芯质和壳质溶液,二者在喷头末端汇合,在电场力的作用下固化成为复合纳米纤维。

同轴静电纺丝解决了纺丝时纺丝液必须是均一体系的缺陷,所制备的同轴纤维在均匀性、连续性上都优于其它方法得到的纤维。采用同轴静电纺丝的方法可以制得中空纤维和纳米复合纤维等。

应用

静电纺丝技术制备的纳米纤维,具有比表面积大、孔隙率高、尺寸容易控制、表面易功能化(如表面涂覆、表面改性)等特点,在许多领域都有重要的应用价值。

静电纺丝纳米纤维在过滤以及个体防护方面可以用于水处理、防护服、口罩等;在传感器领域可以用作电阻传感器、光学传感器等;在化工领域可以用于催化剂等;在生物医学领域可以用于伤口敷料、组织工程支架、药物载体等。

来源:纺织导报


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