靜電紡納米纖維紗線的制備研究.pdf

1、靜電紡絲技術是目前制備超細甚至納米纖維最簡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、軍事和能源等領域具有廣闊的應用前景。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用范圍。納米纖維紗線使納米纖維由無序結構向有序排列方向發(fā)展，可用于神經(jīng)再生、組織工程、纖維增強材料和紡織服裝等領域，擴大了納米纖維的應用范圍，

2、因此已逐漸成為近年來國內(nèi)外相關研究領域的熱點之一。
　　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，總結了現(xiàn)有裝置及方法的優(yōu)點和不足，發(fā)現(xiàn)目前雙噴頭加轉盤法靜電紡絲技術能夠制備連續(xù)的納米纖維紗線且設備簡單，但缺乏系統(tǒng)深入的研究。為了系統(tǒng)探索雙噴頭加轉盤法靜電紡絲技術制備連續(xù)的納米纖維紗線中工藝參數(shù)對成紗的影響，本文在自制靜電紡紗接收裝置的基礎上，搭建了雙噴頭加轉盤法靜電紡絲裝置，并研究了溶液濃度、電壓、兩針頭間距離、轉盤轉速

3、和收集速度等工藝參數(shù)對射流成紗過程和納米纖維紗線性能的影響。結果發(fā)現(xiàn)，在制備聚丙烯腈納米纖維紗線時，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-轉盤距離為8cm，轉盤轉速為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。
　　為了進一步改善紗線毛羽，提高紗線的力學性能，本文對制備得到的納米纖維紗線進行熱水浴處理，探討水浴溫度和牽伸倍數(shù)對紗線性能的影響。實驗結果表

4、明，100℃水浴直接處理，紗線毛羽減少，強力增大;在該水浴中分別進行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，強力提高。
　　為了探究紡絲過程中納米纖維成紗的機理，本文利用COMSOL Multiphysics軟件對靜電紡絲區(qū)的靜電場進行模擬，探討了電壓、兩針頭間距離、針頭-轉盤距離、兩針頭間角度的變化對電場的影響。結果表明，當電壓增大時，紡絲區(qū)域整體場強增大，當兩針頭間距離