熔体直写电纺聚己内酯纤维有序沉积工艺

目前聚合物熔体电纺技术制备的纤维大多以杂乱无序的无纺布形式存在,限制了电纺技术在组织工程支架以及机器人等需要有序结构领域的应用。本文将熔体电纺技术与三维运动平台相结合,采用自主设计的熔体电纺可控成型实验装置,对聚己内酯（PCL）进行熔体直写静电纺丝,获得了有序纤维。研究了喷头移动速度、接收距离和纺丝电压对熔体直写电纺纤维沉积形貌的影响。结果表明,纤维直径随着喷头移速、接收距离和纺丝电压的增大而减小,其中接收距离的改变对直径的影响最为显著;接收距离的增大虽然有利于纤维的细化,但是距离过大会使纤维沉积的有序性变差;当射流下落速度与喷头移动速度相匹配时,射流才能实现有序沉积;增大接收距离和纺丝电压会引起射流鞭动,需要相应地增大喷头移动速度才能实现有序沉积。     

熔体电纺聚乳酸可控结构成型工艺初探

采用自主设计的实验装置,在三维可控运动辅助下利用熔体静电纺丝技术,制备了有序聚乳酸纤维。研究了喷头运动速度、电压、接收距离及进料速度对电纺纤维直径和沉积特点的影响。结果表明,随着喷头速度、电压的增加,以及电压与接收距离同时增加,纤维直径相应减小;随着进料速度、接收距离的增加,纤维直径增大;且当喷头运动速度为1 000 mm/min,电压2 k V,接收距离10 mm,进料螺杆速度20 r/min时,纤维可控沉积性最佳。获得连续均一的二维拓扑网格结构。     

静电纺PCL纤维形态与热性能的研究

利用静电纺丝法制备了超细聚ε-己内酯(PCL)纤维;借助扫描电镜仪和差示扫描量热仪表征了PCL纤维的形态与热性能;研究了电纺过程中溶液浓度、电压、接收距离和纺丝速度对纤维形态的影响。结果表明:当纺丝电压为10 kV,接收距离为15 cm,纺丝速度为2 mL/min时,纺丝液中PCL质量分数为6%~12%能获得连续无串珠的纤维;纺丝电压为8~12 kV,电纺过程稳定;接收距离对纤维的直径和形貌无明显影响;与流延成型的PCL膜相比,电纺PCL纤维具有较低的结晶度。     

熔体微分静电纺PBAT纤维膜的制备工艺研究

探究了聚己二酸对苯二甲酸丁二醇酯（PBAT）熔体静电纺性能,并研究了熔体微分静电纺工艺参数与PBAT纤维性能之间的关系。结果表明,随着纺丝温度的升高,纤维直径减小,纤维直径分布呈先减小后增大的趋势;随着纺丝电压的升高,纤维直径减小且分布均匀,纤维膜力学性能逐渐提高;当纺丝距离为9 cm,纺丝温度为260 ℃,纺丝电压为45 kV时,制备的纤维细度及均匀度最佳,其直径为4.31 μm,直径分布标准差为0.76,纤维膜拉伸强度为9.9 MPa、断裂伸长率为111.2 %。     

基于接收温度调控的TPU熔体静电直写可控沉积

通过调控接收板温度，实现了热塑性聚氨酯材料的熔体静电直写制备。通过模拟发现，当纺丝距离为5 mm时，接收板温度升高后，纺丝区间内温度呈线性提高，有利于减缓射流的冷却速度。通过实验探究了不同接收板温度对熔体静电直写制备热塑性聚氨酯材料纤维直径、形貌、沉积精度以及三维网格形貌的影响。实验表明，当接收板温度为80℃时，平均纤维直径与40℃时相比，降低了27.7%;当接收板温度100℃时，纤维沉积误差与60℃时相比，降低了46.8%;当接收板温度为80～100℃时，能够制备稳定的三维纤维结构；当接收板温度为120℃时，射流无法凝固为纤维。     

气流-静电纺丝法制备苯乙烯—丁二烯—苯乙烯嵌段共聚超细纤维

采用75%四氢呋喃(THF)和25%N,N-二甲基甲酰胺(DMF)的混合溶液作溶剂,通过气流-静电纺丝法制备了苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物(SBS)超细纤维。利用扫描电镜(SEM),研究了溶液浓度、电压、接收距离(喷丝孔到接收板的距离)、喷丝孔内径对静电纺纤维的直径和形貌的影响。研究发现:溶液浓度对电纺纤维的直径和形貌有非常重要的影响,当溶液浓度由10%增加到18%时,电纺纤维平均直径随之成线性增加;当电压由23.8kV增加到33.8kV时,纤维平均直径先减小后增加。最佳工艺条件为:溶液质量分数为14%,电压为28.8kV,接收距离为20cm,喷丝孔内径为0.27mm,所得SBS电纺超细纤维平均直径为429nm。     

熔体静电纺丝直写技术在组织工程中的应用进展

熔体静电纺丝直写技术以其纤维直径、沉积形貌可控性高及无溶剂残留等优势,为高强度复杂形貌可控仿生组织工程（TE）支架的制备提供了巨大的空间,成为近年来的研究热点。本文首先简述了熔体静电纺丝直写技术相对于各类其他TE支架制备方法的优势;其次从工艺调控方面综述了熔体静电纺丝直写技术的工艺研究进展,并总结了实现复杂可控形貌TE支架的调控方法;随后从支架材料、形貌表征和细胞培养效果等方面综述了熔体静电纺丝直写技术的TE应用进展,并概括了该技术制备的TE拓扑结构支架的种类及特点;最后指出熔体静电纺丝直写技术具有广阔的研究前景,且该技术应以制备仿生、材料多样化以及复合支架为研究重点。     

静电纺工艺参数对SEBS纤维形貌和直径的影响

通过静电纺丝,将苯乙烯-乙烯-丁烯-苯乙烯嵌段共聚物(SEBS)溶解于四氢呋喃(THF)中的纺丝液制备成SEBS纤维,探索了纺丝液质量分数、纺丝电压和接收距离对纤维形貌及直径的影响。通过扫描电镜观察SEBS纤维的形貌以及Photoshop软件测量了SEBS纤维的直径。结果表明,纺丝液质量分数为25%、纺丝电压为10 kV、接收距离为15 cm时,纤维成型性良好,平均直径为9.7727μm;纤维直径随着电压的增大而减少,随着接收距离的增大而先减小后增大。     

聚己内酯电纺直写支架纤维黏结性能研究

作为一种新型的微纳制造技术,电纺直写对于生物组织工程而言意义重大,而纤维间的黏结力直接影响最终组织支架的稳定性。本研究采用生物可降解材料聚己内酯(PCL),通过自行设计的熔体电纺三维可控成型设备进行直写电纺,探究了喷头温度、冷热纤维的搭接间隔时间以及环境温度对纤维黏结效果的影响,并用热重分析仪(TGA)进行表征。研究表明:随着喷头温度的升高,纤维间的黏结力先逐渐增大,在出现轻微波动后又呈减小趋势,其中在190~210℃区间内黏结效果最佳;随冷热纤维搭接时间间隔的延长,纤维间的黏结效果不断下降;此外,环境温度对纤维黏结效果的影响较大。     

熔体微分静电纺PLA/PEG/SDBS纤维膜的制备及无动力水输运性能分析

亲水纤维膜具有毛细作用，水分可以在纤维中沿着不同方向进行输送，是一种理想的土壤保湿材料。采用熔体微分静电纺丝技术，在聚乳酸(PLA)中引入亲水剂十二烷基苯磺酸钠(SDBS)及增塑剂聚乙二醇(PEG),制备亲水性PLA/PEG/SDBS纤维膜，探究复合材料中SDBS含量对纤维微观形貌及纤维膜亲水性能的影响。结果表明，随着共混体系中SDBS含量的增加，平均纤维直径呈先增大后减小，纤维膜吸水倍率、平均输水速率及平均芯吸高度总体呈上升趋势。在纺丝电压为35 kV、纺丝距离8 cm的工艺参数下，当共混体系中SDBS含量为1.5%时，平均纤维直径为3.38μm、吸水倍率为19.37倍、平均输水速率为6 g/min、平均芯吸高度为10.23 cm。利用熔体微分电纺技术实现亲水性PLA/PEG/SDBS纤维膜的制备，无动力水输运性能的研究为其在土壤微灌、光热界面蒸发等领域中的应用提供了基础。     

高黏度聚乳酸(PLA)熔体微分离心静电纺丝

离心纺丝已成为制备超细纤维的有效途径,将离心纺丝和静电纺丝结合起来的离心静电纺丝,纺丝效率高、纤维细度低。但是目前离心静电纺丝相关的研究十分有限,且主要涉及溶液离心静电纺丝。为了解决这一问题,本文设计了一种基于熔体微分的熔体离心静电纺丝装置,选取聚乳酸（PLA）作为研究对象,探究了挤出机转速和流量的关系,得出挤出机转速在20r/min、流量为1.6089g/min时纺丝效果最佳。研究了离心盘转速、纺丝电压等因素对纤维的影响,得出增加离心盘转速可大幅细化纤维直径,离心盘转速提高1倍,纤维直径减小77.26%;纺丝电压的加入不仅可以细化纤维直径,而且可以提高纤维的结晶度。结果表明：熔体微分离心静电纺丝可以高效制备PLA超细纤维,并且通过改变实验参数可以控制纤维特征,为离心静电纺丝产业化提供实验依据。     

静电纺丝法纺制聚乳酸纳米纤维无纺毡

采用静电纺丝法制备了生物降解聚乳酸(PLLA)纳米纤维无纺毡。分析了纺丝液浓度、电压、接收距离、挤出速度等因素对纤维形态的影响。结果表明:纺丝液的浓度和挤出速度对纤维直径的影响较为明显,溶液挤出速度增大,所得纤维微孔含量及尺寸也增大;适当的电压和接收距离有利于收集无液滴纤维;随着纤维直径的减小,无纺毡的孔径呈减小趋势。在PLLA质量分数为5．7％、挤出速度0．8 mL／h、接受距离 15．5 cm、电压8 kV的静电纺丝条件下,可制备纤维直径为200-400 nm的PLLA纳米纤维无纺毡。     

Melt differential electrospinning of polyphenylene sulfide nanofibers for flue gas filtration

Polyphenylene sulfide (PPS) nanofibers have broad application prospects in high temperature dust removal, high temperature oil-water separation, radiation protection, and other fields. PPS nanofibers were prepared by melt differential electrospinning without any other additives, which ensures the excellent properties of PPS fibers. The effects of spinning parameters (spinning voltage, spinning distance, spinning temperature) on the morphology of PPS fibers were systematically studied, and the average diameter of PPS fibers with 1.28 μm was obtained under the optimum conditions (spinning distance of 6 mm, temperature of 310°C and spinning voltage of 35 kV). The effect of spinning voltage on the crystallinity and thermal stability of the fiber was analyzed. Finally, the filtration efficiencies of the commercial dust-proof filter bags and the obtained PPS fibers with the same weight were compared. It was demonstrated that filtration efficiency of the obtained PPS fibers with 186 g/cm² reached up to 99.95%. This study aims to provide a new idea for green industrial manufacturing and application of electrospinning PPS nanofibers.     

Correlating the 3D melt electrospun polycaprolactone fiber diameter and process parameters using neural networks

In the present work, we developed an artificial neural networks (ANN) model to predict and analyze the polycaprolactone fiber diameter as a function of 3D melt electrospinning process parameters. A total of 35 datasets having various combinations of electrospinning writing process variables (collector speed, tip to nozzle distance, applied pressure, and voltage) and resultant fiber diameter were considered for model development. The designed stand-alone ANN software extracts relationships between the process variables and fiber diameter in a 3D melt electrospinning system. The developed model could predict the fiber diameter with reasonable accuracy for both train (28) and test (7) datasets. The relative index of importance revealed the significance of process variables on the fiber diameter. Virtual melt spinning system with the mean values of the process variables identifies the quantitative relationship between the fiber diameter and process variables.     

熔体静电纺丝的工艺条件对纺丝纤维直径的影响

主要研究纺丝温度、纺丝电压、接收距离等参数对聚丙烯(PP)熔体静电纺丝纤维直径的影响。采用了只变一个参数,其它参数固定的常规实验方法。在实验条件范围内,随着纺丝温度的升高,纤维的平均直径逐渐减小,得到PP的最佳纺丝温度240℃。在固定电压的情况下,得到最佳接收距离7cm。在固定接收距离的情况下,随着电压的增加,电场中的喷射流熔体受到的电场力逐渐增大,得出最佳纺丝电压35kV。     

狭缝式熔体微分电纺工艺参数对射流间距的影响

采用自主设计的狭缝式熔体微分静电纺丝装置对聚丙烯（PP）材料进行熔体静电纺丝,研究了纺丝电压、纺丝距离和纺丝温度3个纺丝参数对射流间距的影响。结果表明,射流间距随纺丝电压的升高而减小;射流间距随纺丝距离的减小而增大,但当纺丝距离低于80 mm并继续减小时,射流间距保持不变;射流间距随纺丝温度的升高而减小,当纺丝温度达到230 ℃并继续升高时,射流间距保持不变;当纺丝电压为60 kV,纺丝距离为100 mm,纺丝温度为245 ℃时,射流间距最小,可达3.3 mm。