噴氣紡納米纖維的成紗機(jī)理與實(shí)驗(yàn).pdf

1、靜電紡納米纖維因其超細(xì)尺度、高表面積和孔隙率等特點(diǎn)，已在多領(lǐng)域顯示其廣闊的應(yīng)用前景。但是，納米纖維只有加工成連續(xù)的紗線，才能運(yùn)用機(jī)織、針織、編織等紡織技術(shù)加工，從而將納米纖維融合到市場(chǎng)更廣闊、更有意義的傳統(tǒng)紡織品中。納米纖維紗中纖維沿軸取向可賦予材料獨(dú)特的光學(xué)、電學(xué)、力學(xué)性能，因而有更高附加值的運(yùn)用。
　　本文提出了一種新的靜電紡納米纖維噴氣紡紗的方法，利用多噴頭封閉式噴氣靜電紡批量制備納米纖維，基于多重共軛電紡原理實(shí)現(xiàn)納米纖維的

2、集聚、取向和連續(xù)成束，再通過三維旋轉(zhuǎn)的氣流完成批量納米纖維的加捻和連續(xù)成紗。將電場(chǎng)、流場(chǎng)的數(shù)值模擬和實(shí)驗(yàn)相結(jié)合，重點(diǎn)優(yōu)化噴氣靜電紡的裝置參數(shù)、多重共軛集聚電場(chǎng)的分布和噴嘴結(jié)構(gòu)，在表征納米纖維成紗結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，研究納米纖維噴氣紡成紗機(jī)理，形成一種可批量連續(xù)制備靜電紡納米纖維紗的噴氣紡紗技術(shù)。首先設(shè)計(jì)了一個(gè)紡絲單元的噴氣靜電紡絲裝置，研究了電場(chǎng)分布、通氣速度、溶液流量、電壓等工藝參數(shù)對(duì)納米纖維氈的產(chǎn)量、面積及納米纖維的微觀形貌的影響。當(dāng)紡絲

3、電壓為30 kV，溶液液量為8 mL/h，通氣速度為1100 mL/min時(shí)，最有利于進(jìn)行紡絲。此外，設(shè)計(jì)了直線形和矩形排列的四噴頭噴氣靜電紡絲裝置和組合式十六噴頭噴氣靜電紡絲裝置。通過電場(chǎng)模擬和實(shí)驗(yàn)研究了兩種不同排列方式在不同間距下四噴頭之間的電場(chǎng)分布對(duì)紡絲射流、納米纖維的產(chǎn)量、接收面積以及纖維形貌的影響。研究表明，納米纖維的產(chǎn)量和接收面積隨著紡絲單元間距的增大先增大后減小。不同排列方式及間距對(duì)納米纖維的形貌影響較小，納米纖維的平均直

4、徑在300 nm左右。組合式十六噴頭靜電紡絲的產(chǎn)量約為28 g/h，較大的提高了納米纖維的產(chǎn)量。因此，在合適的間距下多噴頭噴氣靜電紡絲裝置可以實(shí)現(xiàn)納米纖維的批量化制備。然后設(shè)計(jì)了納米纖維多重共軛集聚成束的裝置，研究了納米纖維集聚成束的機(jī)理，分析了電壓、通氣速度和通液速度對(duì)納米纖維和束的直徑及產(chǎn)量的影響。研究表明，在紡紗電壓為34 kV，通氣速度為1200 mL/min，通液速度為32 mL的條件下，納米纖維可穩(wěn)定集聚和連續(xù)成束，最后設(shè)計(jì)