靜電紡絲過程行為及振動靜電紡絲技術研究.pdf

1、靜電紡絲技術可以生產納米纖維并且其生產過程簡單而又經濟，因此該技術已經引起了世界范圍內的廣泛關注，靜電紡絲技術的研究工作在廣泛的開展之中。但是靜電紡絲技術中仍存在一些難以解決的問題，還有很多技術和理論工作需要進一步的深入和完善。 本文構造了靜電紡絲過程的一維定常模型，并且考慮到靜電紡絲中的熱、電效應，得到了改進的Spivak—Dzenis模型和一維靜電紡絲模型，對靜電紡絲技術進行了理論性的描述，所得的模型相對以往的模型更為完善，

2、對靜電紡絲技術的研究具有更強的指導性。 本文突破了描述單一階段的Spivak關于射流直徑與射流運行距離之間的關系式，得到了不同階段射流直徑與射流運動距離之間的關系式。Spivak關系式已被學術界普遍接受并廣泛引用，但是通過對靜電紡絲過程中不穩(wěn)定現象的分析研究，本文認為這一關系式具有一定的局限性，只適用于射流運動過程中的某一階段，通過對本文所建立模型的分析，本文最終得到了分別對應射流運動中的初始階段、不穩(wěn)定階段和最終階段的射流直徑

3、與射流運動距離之間的關系式，與Spivak的關系式相比，這些關系式更具有普遍適用性與指導意義。 本文引入標度率分析方法，建立了電流與電壓、纖維直徑與電壓、電流與流量、纖維直徑與流量等主要參數之間的標度率關系式，并進行了實驗驗證。利用這些關系式可以指導靜電紡絲工藝的生產和控制，并可以實現對納米纖維直徑的預測，具有重要的實驗和生產指導意義。 本文突破以往靜電紡絲裝置的研究開發(fā)方向，通過理論分析和實驗驗證證實了振動靜電紡絲技術

4、的可行性并自主開發(fā)了振動靜電紡絲裝置。在一般靜電紡絲裝置中存在紡絲困難的高濃度溶液，利用該設備可以順利紡絲，并可以獲得直徑更細的纖維。 本文利用自主研發(fā)的振動靜電紡絲裝置對若干溶液體系進行了應用研究，考察了振動靜電紡絲裝置的應用方向和應用前景。在振動靜電紡絲實驗過程中，不具有流動性的聚氧乙烯凝膠體系呈現了良好的流動性和可紡性，并最終獲得了平均直徑為100納米的聚氧乙烯納米纖維。在對可紡性不強的聚丁二酸丁二醇酯溶液進行的振動靜電紡

5、絲實驗中，聚丁二酸丁二醇酯溶液呈現了良好的可紡性，紡絲實驗非常順利，與使用普通靜電紡絲裝置獲得的聚丁二酸丁二醇酯纖維相比，使用振動靜電紡絲裝置紡出的聚丁二酸丁二醇酯纖維直徑顯著變細了。對添加了未特殊處理碳納米管的聚丙烯腈溶液的振動電紡絲中，獲得了碳納米管分布均勻、取向良好的碳納米管增強的聚丙烯腈纖維。這些實驗的成功，證明振動靜電紡絲技術提高溶液的可紡性，實現對普通靜電紡絲裝置紡絲存在困難的溶液體系的正常紡絲，并可以得到直徑更細的纖維；同