静电纺丝的基本概念和流程
日期：2018-11-16 10:08
静电纺丝是聚合物溶液或熔体在静电作用下进行喷射拉伸而获得纳米级纤维的纺丝方法,通过静电纺丝技术能够有效制备聚合物纳米纤维。近年来,随着纳米技术的迅速发展,由静电纺丝技术制备的各类纳米纤维材料制品在组织工程、过滤、防护材料等众多领域具有极大的应用价值。聚酰亚胺纤维静电纺丝,对于不易挥发的溶剂可以用水浴固化,另外,水浴固化还可以减缓射流与接收屏碰撞引起的不稳定性。
静电纺丝是一种对高分子溶液或熔体施加高电压进行纺丝的方法。静电纺丝从本质而言属于一种干法纺丝过程。静电纺丝能够获得几十纳米到几微米的超细纤维,这个直径尺度比常规纺丝纺制的纤维直径尺度(10-20μm)小1-2个数量级。静电纺丝的装置包括定量供给溶液或熔体的装置(微量注射泵,兼做计量泵),形成细流的装置(泰勒锥,即喷丝头)以及纤维接收装置(图1）。
图1 静电纺丝装置示意图
聚酰亚胺的静电纺丝主要是静电纺聚酰胺酸后对聚酰胺酸纤维进行酰亚胺化得到的444,也有研究是将聚酰亚胺溶解后直接进行静电纺丝。静电纺聚酰亚胺可以通过调整不同的工艺参数达到纳米级的尺寸,进而可将聚酰亚胺的高强度和小尺寸效应结合起来。
静电纺丝过程中,纤维的成型和形态受许多因素影响,包括:溶液的性质,如浓度、黏度、电导率、介电常数、载电荷能力等;工艺参数,如电压、注射器针尖和收集器之间的距离、注射泵推进速度、喷丝口尺寸等;外界环境条件,如温度、湿度、空气流动速率、周围电场干扰等。一般而言,增大电压、减小浓度以及增大接收距离都有利于形成直径较小的超细纤维。
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