靜電紡纖維的制備及其應用.pdf

1、最近十余年來，隨著納米科技的興起，人們給予能制備連續(xù)微納米纖維的靜電紡絲法以極大的關注，并做了較系統(tǒng)的理論研究。靜電紡絲法是通過高壓靜電發(fā)生器產(chǎn)生的電場力拉伸聚合物溶液或熔體來制備超細纖維的重要方法。靜電紡絲法制得的纖維比傳統(tǒng)紡絲法制得的纖維細得多，直徑一般在十納米至五十微米之間。靜電紡纖維制品主要呈無紡布狀，具有分形結(jié)構和很高的比表面積，以及良好的力學性能和熱電傳導性，在組織工程，藥物稀釋，制備吸聲、過濾材料和碳納米管等方面有著廣闊的

2、應用前景。
　　 本論文研究了影響靜電紡絲工藝的幾個重要參數(shù)，包括聚合物溶液質(zhì)量分數(shù)、紡絲電壓、接收距離、噴頭孔徑和環(huán)境溫度，并探討了這些參數(shù)對纖維直徑及其形態(tài)結(jié)構的影響。實驗發(fā)現(xiàn)：隨著聚合物溶液質(zhì)量分數(shù)的增加，纖維的直徑逐漸增大；纖維的直徑隨著紡絲電壓的增大而減?。皇占嚯x的增大使得纖維的直徑先減小后不變；纖維的直徑隨著噴頭孔徑的增大而增大：升高環(huán)境溫度可以使纖維直徑變細。本論文還探討了產(chǎn)生靜電紡多孔纖維的兩種可能原因：聚合物

3、溶液質(zhì)量分數(shù)較低的時候，粘度相應較低，電場力難以將聚合物拉伸成光滑連續(xù)纖維，而是生成多孔纖維；升高電壓時產(chǎn)生的高電場力迅速拉伸聚合物溶液，并使之瞬間膨化而產(chǎn)生多孔結(jié)構。掃描電子顯微鏡(SEM)的照片給出了不同紡絲工藝條件下靜電紡纖維形態(tài)結(jié)構的變化。
　　 本論文將靜電紡纖維應用于噪聲吸收。吸聲材料一般分為共振吸聲材料和多孔吸聲材料，共振吸聲材料相當于多個亥姆霍茲吸聲共振器并聯(lián)而成的共振吸聲結(jié)構，通過共振消耗噪聲能量；多孔吸聲材料

4、內(nèi)部具有大量細微且彼此貫通的孔隙，聲波在穿過吸聲材料的過程中充分反射折射振動而消耗了聲能，達到吸聲目的。將靜電紡纖維氈沉積在針刺無紡布上制成的吸聲材料不僅具有共振特性和多孔結(jié)構，而且質(zhì)輕性優(yōu)，特別在低頻波段吸聲效果尤為明顯。通過實驗分析和理論研究發(fā)現(xiàn)，靜電紡纖維氈的優(yōu)良吸聲性能源于靜電紡纖維氈的微納米結(jié)構，使之在極小的厚度下也能達到和常規(guī)厚度的普通吸聲纖維材料相近的流阻和吸聲效率。而靜電紡纖維的多孔結(jié)構可以看做許多亥姆霍茲共振器的組合，

5、能通過共振大幅吸收各種頻率，特別是常規(guī)吸聲材料難以吸收的低頻波段的能量，同時大大提高了吸聲頻率的帶寬。所以，對靜電紡材料的纖維直徑和多孔結(jié)構進行合理的設計，以及和常規(guī)吸聲材料的合理搭配，可制得特定聲波頻段下具有最優(yōu)吸聲性能的吸聲材料。
　　 本論文還探討了一種用靜電紡絲法生產(chǎn)同軸復合微納米纖維的方法。與傳統(tǒng)的雙針頭同軸靜電紡方法不同，本論文以PVP和PAN為材料，以單針頭靜電紡絲法制備出了同軸纖維，內(nèi)外層纖維的復合性相對更好。這