靜電紡納米纖維紗線的制備研究.pdf

1、靜電紡絲技術(shù)是目前制備超細(xì)甚至納米纖維最簡(jiǎn)單也是最有效的方法之一。由于靜電紡絲制備的納米纖維具有直徑小、比表面積高等優(yōu)良特性，在紡織服裝、醫(yī)療與衛(wèi)生健康、環(huán)境工程、生物科技、軍事和能源等領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景。但目前靜電紡絲裝置制備的納米纖維主要以纖維任意分布的非織造布形式存在，限制了納米纖維的應(yīng)用范圍。納米纖維紗線使納米纖維由無(wú)序結(jié)構(gòu)向有序排列方向發(fā)展，可用于神經(jīng)再生、組織工程、纖維增強(qiáng)材料和紡織服裝等領(lǐng)域，擴(kuò)大了納米纖維的應(yīng)用范圍，

2、因此已逐漸成為近年來(lái)國(guó)內(nèi)外相關(guān)研究領(lǐng)域的熱點(diǎn)之一。
　　本文首先分析了靜電紡絲法制備納米纖維束的研究現(xiàn)狀，總結(jié)了現(xiàn)有裝置及方法的優(yōu)點(diǎn)和不足，發(fā)現(xiàn)目前雙噴頭加轉(zhuǎn)盤法靜電紡絲技術(shù)能夠制備連續(xù)的納米纖維紗線且設(shè)備簡(jiǎn)單，但缺乏系統(tǒng)深入的研究。為了系統(tǒng)探索雙噴頭加轉(zhuǎn)盤法靜電紡絲技術(shù)制備連續(xù)的納米纖維紗線中工藝參數(shù)對(duì)成紗的影響，本文在自制靜電紡紗接收裝置的基礎(chǔ)上，搭建了雙噴頭加轉(zhuǎn)盤法靜電紡絲裝置，并研究了溶液濃度、電壓、兩針頭間距離、轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)速

3、和收集速度等工藝參數(shù)對(duì)射流成紗過(guò)程和納米纖維紗線性能的影響。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，在制備聚丙烯腈納米纖維紗線時(shí)，溶液濃度為8％，電壓為9kV，兩針頭間距離為16cm，兩針頭間角度為80°，針頭-轉(zhuǎn)盤距離為8cm，轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)速為1500r/min，收集速度為2m/min，可以獲得能夠連續(xù)成紗的納米纖維紗線。
　　為了進(jìn)一步改善紗線毛羽，提高紗線的力學(xué)性能，本文對(duì)制備得到的納米纖維紗線進(jìn)行熱水浴處理，探討水浴溫度和牽伸倍數(shù)對(duì)紗線性能的影響。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表

4、明，100℃水浴直接處理，紗線毛羽減少，強(qiáng)力增大;在該水浴中分別進(jìn)行2倍和3倍牽伸后，納米纖維紗線表面光滑，毛羽明顯減少，紗線中纖維伸直和有序排列狀態(tài)變好，直徑減小，強(qiáng)力提高。
　　為了探究紡絲過(guò)程中納米纖維成紗的機(jī)理，本文利用COMSOL Multiphysics軟件對(duì)靜電紡絲區(qū)的靜電場(chǎng)進(jìn)行模擬，探討了電壓、兩針頭間距離、針頭-轉(zhuǎn)盤距離、兩針頭間角度的變化對(duì)電場(chǎng)的影響。結(jié)果表明，當(dāng)電壓增大時(shí)，紡絲區(qū)域整體場(chǎng)強(qiáng)增大，當(dāng)兩針頭間距離