静电纺丝及其在纳米级丝素纤维制品开发上的应用

介绍了静电纺丝的原理及纺丝工艺的主要参数对静电纺制品结构的影响，并着重阐述了静电纺丝在以再生丝素蛋白溶液为原料制备纳米级丝素纤维上的应用。最后分析了静电纺丝技术的发展前景。     

静电纺丝技术的应用与发展趋势

静电纺丝技术是目前制备纳米纤维最直接有效的方法,首先简要介绍静电纺丝技术制备纳米纤维的原理及影响所制纳米纤维形貌的因素,然后概括静电纺丝技术在医学、环境保护等方面的应用,详述静电纺丝技术所面临的纳米纤维有序排列、纳米纤维成纱和静电纺技术产业化等一系列难题,并提出了现有的较好的解决方法,最后从理论和应用两方面对静电纺的发展趋势做出展望。     

聚酰胺6的静电纺丝研究进展

结合近几年聚酰胺6(polyamide 6,PA6)静电纺丝的研究进展,介绍了PA6纺丝工艺参数的特点、PA6高聚物与其他物质混合体系的静电纺丝及PA6静电纺丝产品的应用,对静电纺丝PA6产品附加值的提升进行了展望.     

规模化静电纺丝过程中场强的改善研究

多针头静电纺丝技术被认为是提高纳米纤维产量的有效方法,但是实际生产中针头的场强分布会出现严重"边缘效应(End effect)",场强均匀性控制存在困难,影响了纺丝产量的提高和静电纺丝技术的工业化实施。通过采用COMSOL Multiphysics多物理场有限元模拟软件对多针头静电纺丝过程中场强的分布及大小进行模拟研究,提出了一种在纺针周围加金属套管的屏蔽措施对多针头静电纺场强的大小及均匀度实施改进,并通过有限元软件对上述解决措施进行仿真和评价。结果表明,在最佳工艺参数下,场强大小及分布均匀性可得到有效控制和改善,从而减轻或消除规模化静电纺丝过程中场强不均衡现象、提高纺丝场强,达到提高纺丝效率和产量、降低生产成本、提高生产利润的目的。     

PVP/乙醇体系下的静电纺丝工艺参数对成纤性状的影响

为了研究不同工艺参数对静电纺丝法所制得的纤维状无纺布膜中纤维的表面性状的影响,本实验采用PVP/乙醇溶液作为实验用剂,通过选取不同的纺丝工艺参数,采取控制变量法来全面、系统的研究不同工艺参数对静电纺丝法所得纤维的表面性状的影响。并使用spss13.0对纤维直径的分布做了统计分析。研究结果表明,溶液的浓度是影响纤维直径的决定性因素。这为以后静电纺丝工艺参数的设定提供一定参考。     

针对纳米纤维制备的静电纺丝技术研究进展

通过对近年来大量相关文献进行分析,在介绍最新静电纺丝技术的同时,归纳出静电纺丝技术制造纳米纤维发展的两个方向,即微观控制方向与宏观制造方向.指出微观方向发展主要集中在如何提高纳米线的定位精度与纤维均一性等微观指标的控制;宏观方向上将聚焦于如何提高纺丝效率以及丝线有序性收集等关键问题上,为静电纺丝技术进一步发展提供了新的思路.     

空气过滤用电纺纳米纤维无纺布的研究进展

介绍了静电纺丝技术的原理、优势以及应用领域;阐述了空气过滤的机理以及静电纺对于处理PM10、PM2.5的应用;同时归纳了基于静电纺丝技术制备空气过滤用纳米纤维膜的材料．     

近场直写静电纺丝技术及应用的研究进展

对近场直写静电纺丝技术的机理、发展、相关参数的控制以及应用方面展开综述,指出该技术亟待解决或改进的问题,包括纺丝机理不甚清晰;接收距离较短、严重限制射流拉伸和溶剂的完全挥发;纺丝纤维在空间第三维的可控性普遍不高;潜在应用有待进一步开发等。提出未来的研究方向主要集中在:近场直写静电纺丝技术理论研究、生产效率的提高、制备3D结构材料以及开发其在生物工程及微纳米技术领域的应用等。     

静电纺丝素蛋白及其应用于组织工程的研究进展

从丝素蛋白静电纺丝的溶剂开发、共混纺丝及纺丝装置3个方面回顾了丝素蛋白静电纺丝的研究进展,重点介绍了静电纺丝素蛋白微纳米纤维支架材料在组织工程领域的应用研究.     

水溶性纳米级纤维毡的纺制工艺

静电纺丝是制备超细纤维和纳米纤维的新方法。静电纺丝能纺制直径在几十纳米至几微米之间的纤维并使其形成无纺布状的纤维毡。本实验在研制静电纺丝装置的基础上，以水溶性高聚物聚乙烯醇水溶液为纺丝液，制得直径在100nm～600nm的纤维。通过调节电压、纺丝液浓度及喷丝口与接收屏之间的距离等工艺参数得到不同粗细的纳米级纤维毡，研究了静电纺丝过程和工艺参数与纤维的表面形态特征之间的关系。研究结果表明，只有在一定的条件下，才能纺得稳定的和粗细均匀的纳米级纤维。     

纳米金属纤维的湿化学法制备技术

纳米金属纤维在微波吸收材料、纤维增强材料、过滤材料等领域得到了广泛的应用.评述了金属阳离子还原法、水热法、模板辅助法、沉淀法、有机凝胶法和静电纺丝法等湿化学法制备纳米金属纤维的原理、工艺与技术特点,讨论了湿化学技术制备纳米金属纤维的优缺点及研究趋势.     

基于COMSOL Multiphysics的静电纺丝电场分析

针对静电纺丝过程难以控制这一问题,应用COMSOL Multiphysics软件,采用矢量图、等高线图等方法描述电场的分布,对多种条件下静电纺丝中纺丝装置的电场进行仿真,并预测轨迹的分布,包括普通的静电纺丝、以及增加平板形、环形等不同形状辅助电极的情况.计算与分析结果表明,辅助电极的加入对电场的分布产生了较大的影响.最后,使用加入平行辅助电极的静电纺丝装置进行了纺丝实验,得到的椭圆形沉积图案与相应的仿真结果一致.     

多针头静电纺丝过程中场强的改善

多针头静电纺丝技术被认为是提高纳米纤维产量的有效方法,但是实际生产中针头的场强分布出现严重"边缘效应(End effect)",场强控制存在困难。通过采用COMSOL Multiphysics多物理场有限元模拟软件对多针头静电纺丝过程中场强的分布及大小进行模拟研究,提出了加不等电压和不等针长的措施对多针头静电纺场强的大小及均匀度实施改进,探索最佳改进工艺,并通过有限元模拟对上述方案进行评价。旨在通过对场强大小及均匀性的控制来降低纺丝过程中存在的不稳定现象,均衡场强,从而提高纺丝效率,攻克制约多针头静电纺丝的规模化生产的瓶颈。     

PVA纳米纤维膜的制备及微观形貌研究

应用静电纺丝法制备了表面光滑平整、纤维细度均匀的PVA纳米纤维膜.采用扫描电镜观察方法,研究了溶液浓度、电压强度、注射速度、接收距离对纤维微观形貌的影响,得到了PVA溶液静电纺丝比较合适的工艺参数:溶液浓度8%,电压强度16 kV,注射速度0.020 ml/min,接收距离15 cm.     

规模化取向静电纺丝技术的现状与展望

静电纺丝技术作为目前连续制备聚合物纳米纤维的最有效方法,由于存在静电排斥,因而导致产业化困难、所纺纤维无序排列等问题,应用受限.本文对于规模化及取向静电纺丝技术的研究进展进行了概述:实现规模化的主要途径有采用无针头喷丝装置、采用改变针头排列形式或机械横动方法、改变多针头的加电压方式等途径;实现取向的主要途径是改变目标电极的形式从而改变空间电场,并在此基础上进一步提出了新的研究思路.     

静电纺丝法制备醋酸纤维素纳米纤维

静电纺丝是一种利用聚合物溶液或熔体在强电场作用下形成喷射流进行纺丝加工的工艺,是一项制备纳米级纤维材料简单有效的技术．本文以六氟异丙醇和甲酸为溶剂,对静电纺丝制备醋酸纤维素纳米纤维的影响因素进行探讨,研究溶剂、电压、浓度及接收距离对纳米纤维形貌和直径的影响．研究结果表明：以六氟异丙醇（HFIP）为溶剂,当纺丝液浓度为8％、电压为15—20kV、接收版距离为16cm时,可以静电纺丝制得直径300nm的明胶纳米纤维．在本实验设定的静电纺丝基本参量范围内,醋酸纤维素溶液的浓度越大,纤维直径越大;接收距离越大,纤维直径也越大,而且容易产生纺锤状纤维;电压越大,纤维直径越小．     

利用静电纺丝技术制备一维纳米纤维材料

静电纺丝技术制备一维纳米纤维是一种有效、便捷的方法.通过高压静电装置提供静电力作为驱动力,使溶液以细流状喷射,经溶剂蒸发,在收集板上得到一维纳米纤维.溶液粘度、纺丝电压和固化距离是影响纤维性能的主要因素,因此,对纤维制备过程参数的调控及装置的改进成为静电纺丝技术研究的热点.     

基于电场结构参数化建模的纺丝机结构优化

针对静电纺丝过程中接收端电场强度较弱等问题,利用有限元分析软件ANSYS对自行设计的新型高压静电纺丝装置工作静电场进行了参数化建模与仿真分析.并利用针对板式和板对板式结构的各自优势,设计了镂空板式结构电极,使最大场强值得以提升.提出了采用附加电场方式优化电场分布形式的方法,场强值下降速度平缓很多,保证了纺丝过程的稳定性.通过对电场主要结构参数的参数化建模完成了工作电场的优化,得到了满足静电纺丝需求和外加电压载荷最小的设计序列.结果表明：电压载荷降低了约10.54%,纤维的取向和排列分布均有很大改善,为下一步研发工艺参数可控的静电纺丝装置和指导试验奠定了理论基础.     

聚丙烯腈纳米纤维空气过滤膜的制备及其性能

采用静电纺丝技术制备聚丙烯腈(PAN)纳米纤维薄膜并对其进行空气过滤应用研究.探讨了纺丝溶液质量分数对纳米纤维微观形貌的影响,以及微观形貌与过滤效果之间的关系;研究了不同电纺时间对空气过滤效果的影响规律.研究结果表明,在其它工艺参数不变的情况下,纺丝液质量分数为6%时,所得纤维直径最小,为76.69nm;当静电纺时间由2h增加到5h,纳米纤维膜的孔径由0.35μm下降到0.247μm,其过滤效率相应地由87.6%提高到98.5%.     

静电纺丝素纳米纤维工艺影响分析

静电纺丝法可获得纳米级丝素纤维,后者可广泛应用于组织工程、伤口包覆及药物控释等.以甲酸为溶剂,溶解再生丝素室温干燥膜进行静电纺丝.根据静电纺丝原理,研究了质量分数、电压和电场等工艺参数对纤维形态的影响.结果表明：纤维直径与质量分数具有高度显著线性关系,纤维直径随质量分数的升高而增大;纤维直径开始随电压的增加而变小,之后变大;相同电场强度下,高电压/长距离式电场制备的纤维直径小.