文档介绍：静电纺丝
摘要纳米纤维具有直径小、比表面积大以及易于实现表面功能化的优点,受到广泛的关注。在众多制备纳
1 国内外研究现状
电场作用下形成液滴,没有外加电极作用时,由于重力作用,在溶液与管壁的粘附力、本身的粘度和表面张力的作用下形成悬挂在管口的液滴,在电场力的作用下液滴表面布满了电荷,电荷之间的库仑斥力与液滴表面张力相反,当电场强度增大时,液滴表面的电荷密度增大,库仑斥力大于表面张力,液滴曲率发生变化被拉长成锥形,锥角为49. 3b,这一带电液体称
为泰勒锥。泰勒锥会随电压的增大发生喷射,喷射流在电场的作用下分裂,随着溶剂的挥发,射流固化,最后纳米纤维收集于接收装置。
超疏水纤维膜(),他们给出了同轴电纺丝装置的实物图。Chen等人[150]对同轴电纺丝进一步改进,以多喷头的同轴纺丝装置得到了纳米线在微米管中的核壳纤维()。
上喷射出来,通过这种装置纺出的纤维较细,并且直径分布也很窄。但是,通过这些无针喷头电纺丝装置不能制备含多种形貌和性质的纤维膜。
为了得到多功能的纤维膜,人们成功地开发了
Figure Schematics of coaxial electrospinning device and the fibers produced by them.
processes. (d) Schematics of spiral coil electrospinning setup. (e)
Photograph of
电纺丝方法虽然能通过很多聚合物制造
出人们需要的不同形貌的纤维,但是由于其喷速较慢,导致产量较低,从而极大地限制了其在工业生产上的应用。为了弥补这个缺点,人们也做了很多的设计。近几年,人们设计了无针喷头电纺丝装置来增加纺丝纤维的产量[162-168]。
Niu等人[164]以聚乙烯醇(PVA)作为纺丝液比较了旋转圆筒、圆盘和球做为喷头纺出纤维的效果,, b和c。在电纺丝过程中,他们将高压电源线插到纺丝液槽中,当电场力大到一定程度时,在这些喷头的表面喷出大量
多喷头的电纺丝装置[89,169-172]。例如,Sun 等人[169]用多喷头电纺丝装置制备PS/PAN 复合纤维膜,这种纤维膜不但具有超疏水性,还提供了机械稳定性(图 )。Kim 等人[170]在五个纺丝喷头的周围加上了金属圆环,发现金属圆环产生的电场能使纺丝射流的运动较为稳定,如图 。Varesano 等人[171]讨论了使用 2-16 个针头纺丝的情况,研究发现,添加次电极有利于减少针头间的扩张角。这说明纺丝喷头中的原液带有相同的电荷,喷头之间存在着强烈的排斥作用,只有两边的喷头形成纤维。为了克服这个缺点我们小组[172]将喷头置于辊筒两侧,中间用绝缘板相隔,使两个喷头与接收器分别形成两个独立的电场,使两个喷头的喷射过程不会互相干扰,这种装置可以使两种纤维很好的混合叠加在一起,如图 所示。
the spiral coil spinneret and electrospinning process. .
的丝,最后沉积在接收器上。结果显示,三种喷头均能达到大量生产的目的,相比于圆筒和球形喷头,通过圆盘纺出的纤维直径分布较窄(257 ±