轉(zhuǎn)杯式靜電紡絲裝置及工藝的優(yōu)化.pdf

1、納米纖維由于其纖維徑細(xì)、比表面積大等優(yōu)點(diǎn)被廣泛應(yīng)用于過(guò)濾材料、生物醫(yī)用、傳感器等領(lǐng)域，因此也成為研究熱點(diǎn)。目前靜電紡絲法是制備納米纖維最重要和最有效的方法。但靜電紡絲技術(shù)最大的缺陷就是產(chǎn)量很低，其中射流的數(shù)量是實(shí)現(xiàn)靜電紡絲規(guī)模化的最大阻力，本文主要通過(guò)實(shí)驗(yàn)的方法探究轉(zhuǎn)杯結(jié)構(gòu)對(duì)靜電紡絲的影響，發(fā)現(xiàn)轉(zhuǎn)杯式靜電紡絲裝置是實(shí)現(xiàn)規(guī)模化生產(chǎn)的一種有效途徑。
　　為了提高靜電紡絲的產(chǎn)量，收集均勻連續(xù)的納米纖維網(wǎng)，本文在課題組自主設(shè)計(jì)的轉(zhuǎn)杯式靜電

2、紡絲裝置的基礎(chǔ)上，對(duì)該裝置的紡絲工藝和轉(zhuǎn)杯結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化和改進(jìn)。通過(guò)改變不同的工藝參數(shù)和變換不同的轉(zhuǎn)杯結(jié)構(gòu)進(jìn)行紡絲，并對(duì)所紡纖維進(jìn)行分析，確定出了最佳的紡絲工藝參數(shù)，最優(yōu)的轉(zhuǎn)杯結(jié)構(gòu)。
　　首先用PVA溶液在該設(shè)備上進(jìn)行試紡，采用平面紡絲轉(zhuǎn)杯，分別選取不同紡絲質(zhì)量濃度、附加電壓、計(jì)量泵流量和紡絲轉(zhuǎn)杯轉(zhuǎn)速參數(shù)進(jìn)行單因子實(shí)驗(yàn)，對(duì)比同一因素不同參數(shù)下的紡絲實(shí)驗(yàn)結(jié)果，初步確定各因素的可紡范圍；進(jìn)而在各因素可紡范圍內(nèi)選取不同的水平設(shè)計(jì)正交試驗(yàn)，

3、通過(guò)對(duì)各方案的實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行分析和驗(yàn)證，選擇最佳的實(shí)驗(yàn)方案及對(duì)應(yīng)的工藝參數(shù)。最終確定的最佳紡絲工藝是：溶液質(zhì)量濃度為10％，紡絲電壓為50kv，紡絲轉(zhuǎn)杯轉(zhuǎn)速為6300r/min，計(jì)量泵流量為30 ml/h。
　　針對(duì)自制的轉(zhuǎn)杯式靜電紡絲裝置中紡絲轉(zhuǎn)杯的設(shè)計(jì)，對(duì)紡絲轉(zhuǎn)杯的結(jié)構(gòu)進(jìn)行了探索研究，在原有基礎(chǔ)上進(jìn)行了改進(jìn)。首先設(shè)計(jì)出表面刻有不同溝槽數(shù)量的紡絲轉(zhuǎn)杯，并用不同溝槽數(shù)量的紡絲轉(zhuǎn)杯進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，通過(guò)對(duì)比成纖效果和產(chǎn)量，確定最佳的溝槽數(shù)量為

4、8；然后按照最佳的溝槽數(shù)量改變溝槽形狀，先后采用直線型、漸窄型、旋轉(zhuǎn)型和風(fēng)車型溝槽的紡絲轉(zhuǎn)杯進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，通過(guò)對(duì)比成纖效果和產(chǎn)量，確定出最佳的溝槽形狀為漸窄型。最終確定的較優(yōu)的轉(zhuǎn)杯結(jié)構(gòu)為8溝槽漸窄型轉(zhuǎn)杯。最后對(duì)轉(zhuǎn)杯式靜電紡絲的紡絲產(chǎn)量進(jìn)行分析發(fā)現(xiàn)，利用該裝置進(jìn)行靜電紡絲，在研究出的最佳工藝參數(shù)及最佳紡絲轉(zhuǎn)杯結(jié)構(gòu)下紡絲，每小時(shí)的平均產(chǎn)量約為15g/h，相比之前的單針頭靜電紡絲裝置，產(chǎn)量提高了近150倍。結(jié)果表明：利用該裝置能夠生產(chǎn)更細(xì)更多的納