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。     

熔体静电纺丝技术及其在生物医学中的应用

熔体静电纺丝技术不使用溶剂,可制备连续的超细纤维,在生物医学领域有着广泛的应用。从流体黏度、射流特点、纤维直径、纺丝效果方面比较了熔体静电纺丝与溶液静电纺丝的差异;介绍了近年来熔体静电纺丝的技术进展,如激光加热熔体静电纺丝技术、同轴熔体静电纺丝技术,以及熔体静电纺丝直写技术等;综述了熔体静电纺丝技术在组织工程、伤口敷料和药物释放方面的应用;指出熔体静电纺丝应进一步优化加工工艺,获得具有适度自粘结结构的支架,从而提高其应用性。     

激光熔体静电纺丝研究进展

简述了静电纺丝法的发展历程及研究概况,比较了溶液静电纺丝法和熔体静电纺丝法的优缺点;详细介绍了激光熔体静电纺丝法的优势,总结了目前激光熔体静电纺丝法制备聚合物及复合物微纳米纤维的工艺条件如激光输出功率、应用电压以及聚合物的物理性质等对纤维直径的影响;简要介绍了线激光熔体静电纺丝装置;指出目前激光熔体静电纺丝法制得的多为...     

超支化聚合物在熔体静电纺丝中的应用

采用不同分子量、不同含量的超支化聚酯对聚丙烯进行改性,研究超支化聚合物对聚丙烯熔体电纺纤维直径的影响.结果表明:超支化聚酯可以显著降低聚丙烯纤维直径,不同分子量的超支化聚合物对聚丙烯纤维直径影响有较大差异,当加入8份超支化聚酯H203(相对于质量为100份的聚丙烯)时,聚丙烯纤维直径可达到1～2μm,且分布均匀.     

静电纺丝的技术进展

简述了静电纺丝的原理、装置及发展历程;比较了溶剂静电纺丝法和熔融静电纺丝法;介绍了静电纺丝法的技术进展。指出在熔融型静电纺丝法的研究中,开发了具有激光加热部的熔融型静电纺丝装置,进一步突破了纳米纤维的制造技术。随着纳米技术的不断发展,静电纺丝法制造的纳米纤维应用广泛,其发展前景看好。     

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。     

静电纺丝SF/PLGA纤维支架用于血管组织工程的研究

将丝素蛋白（SF）和乳酸-羟基乙酸共聚物（PLGA）溶解在六氟异丙醇中配制成溶液,采用静电纺丝技术制备了SF/PLGA纳米纤维支架,使用扫描电子显微镜（SEM）对纤维支架进行表征,研究了聚合物溶液浓度、纺丝电压、接收距离以及体积流率对纳米纤维形态的影响,从而得到纺丝的最适宜工艺参数。考察了纤维支架表面对HUVECs细胞的相容性。结果表明：HUVECs可以在SF/PLGA纤维支架表面很好的黏附和增殖,支架具有良好的细胞相容性,在组织工程领域有良好的应用前景。     

熔体静电纺丝制备高通量微滤膜

为研制出低成本高效过滤微滤膜,对熔体静电纺丝制备的聚丙烯(PP)纤维过滤膜进行了探究,通过改变电压、风速及温度等参数对单、双电极熔体静电纺丝进行试验,得出熔体静电纺丝双电极电纺膜性能优于单电极电纺膜的结论。采用熔体静电纺丝双电极装置制备出平均纤维直径2μm的过滤膜,验证了采用熔体静电纺丝制备高通量过滤膜的可行性,通过对比得出熔体电纺过滤膜的纯水通量是市售孔径0.45μm PP过滤膜的5倍之多,且对大于其纤维直径的微粒的截留率高达95%以上,力学性能好,可用作预过滤膜对污水进行预处理。     

无针熔体静电纺丝的研究进展

无针熔体静电纺丝由于其不使用溶剂,并且有很高的纺丝效率,是目前纳米纤维绿色批量化制备的一种有效的工艺路线。介绍了无针熔体静电纺丝基本原理、工艺特点及研究的重难点,概述了国内外关于无针熔体静电纺丝的装置及工艺研究,并介绍了笔者团队的熔体微分静电纺丝技术,最后提出了几点对未来无针熔体静电纺丝研究重点的看法。以期增进对无针熔体静电纺丝在超细纤维绿色批量化制造的认识,并在此基础上有装置、工艺或理论上的新认识。     

典型材料的熔体静电纺丝研究

采用自制的熔体静电纺丝设备,针对工业上常用于纤维制造的几种典型材料[聚酰胺(PA)、聚对苯二甲酸乙二酯(PET)、聚乳酸(PLA)、聚己内酯(PCL)],分别进行熔体静电纺丝研究,并成功制得性能较好的纤维。通过大量实验发现,PA6纺丝前需要彻底的干燥,并且干燥温度最好低于130℃;PET对温度敏感,是很好的纺丝原料;PLA很容易降解,应尽量避免高温加工(230℃以下为宜);PCL粘度很大,纺丝纤维极易粘连,不适合直接用于熔体的静电纺丝。     

Melt electrospinning onto cylinders: effects of rotational velocity and collector diameter on morphology of tubular structures

Melt electrospinning writing is a direct‐writing additive manufacturing process that involves depositing a continuous, viscous and electrohydrodynamically stabilised molten jet onto a collector. Here, molten threads of medical‐grade polycaprolactone (PCL) are directed towards stationary/rotating cylindrical collectors (0–6600 rpm), including very slow revolutions well below the critical translation speed (approximately 600 mm min^?1) of the molten jet. In this slow‐rotation region, the speed of the jet is faster than the movement of the collector and buckled/coiled fibres are produced due to compressive viscoelastic forces. The results are porous PCL tubes with wall morphologies often associated with viscoelastic liquids impinging onto a surface. The curvature of the collector affects how the fibre is deposited, with preferential fibre deposition along the axis of the cylinder. When the collector rotation speed is increased to greater than the speed of the jet, then straight fibres are produced. Such tubular structures have applications in tissue engineering. © 2015 Society of Chemical Industry     

电纺直写制备聚己内酯支架形貌及精度

作为一种新型的微纳制造技术，熔体直写电纺被广泛用于组织工程支架的可控制备,有序的纤维沉积是该领域应用的前提条件。对于支架成型精度的探究，本文使用生物可降解材料聚己内酯（PCL），采用自行设计的熔体电纺三维可控成型设备进行实验，考察了纤维间距对二维并行纤维沉积形貌及成型精度的影响，以及纺丝电压和网格大小对三维网格结构形貌及精度影响。结果表明，随着并行纤维设定距离的增大，纤维的沉积误差减小，并最终趋于平稳。对于三维网格结构，随电压的增加，最大沉积层数量先增大后减小，当纺丝电压为6kV时达到最大沉积层数15层。成型精度误差先减小后增大，当纺丝电压为7kV时，精度最高误差小于5%。随设定网格边长的增大，沉积层数不断增大。成型精度逐渐提高，当网格边长大于等于1.5mm时，沉积误差趋于稳定，并维持在5%左右。     

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。     

High definition fibrous poly(2-ethyl-2-oxazoline) scaffolds through melt electrospinning writing

Melt electrospinning writing (MEW), a computer-aided fiber deposition process based on an electrohydrodynamic working principle, enables the rational design and fabrication of fibrous scaffolds with micrometer thin fibers. So far, MEW has mainly been applied for poly(ε-caprolactone). Here we manufactured scaffolds of poly(2-ethyl-2-oxazoline), a hydrophilic polymer with high melting temperature, by MEW for the first time. We systematically varied and investigated the crucial instrument parameters: heating temperature (200–220 °C), feeding pressure (1.0–3.0 bar), accelerating voltage (3.0–7.0 kV) and collector distance (3.0–7.0 mm) in dependence of differently sized spinnerets (23 G, 25 G, 27 G, 30 G). As criteria for homogeneous deposition, we studied the resulting fiber diameters which could be adjusted from 8 μm to 138 μm and the corresponding variances. Furthermore this letter clarifies the need of a dynamic balance between involved mass flows in order to reduce pulsing failures of the jet and thereby structural defects of the deposited structures.     

熔体直纺单板细旦涤纶POY 350 dtex/384 f生产工艺

探讨了熔体直纺单板细旦涤纶POY 350 dtex/384 f生产工艺以及纺丝组件、冷却条件及集束上油、缓冷区、拉伸工艺等条件对产品质量的影响。结果表明,通过环吹风压的调整和优化工艺可以生产出优质产品。     

熔体静电纺丝纤维下落过程的DPD探索模拟

静电纺丝是目前唯一能够直接、连续制备聚合物纳米纤维的方法,为了深入了解熔体静电纺丝纤维下落过程中的变化情况,探索用耗散粒子动力学介观模拟方法创建了静电纺丝模拟体系,模拟出聚合物黏度对不同阶段纤维下落速度的影响,发现纤维下落速度增加到一个最大值时,又逐渐变小;还模拟了聚合物不同链长时纺丝纤维的下落形貌,发现随着链长增加,纤维下落速度逐渐减慢;最后研究了弹簧系数对下落过程中聚合物均方末端距的影响,均方末端距增加到一个最大值时,又逐渐变小。从介观模拟的角度对熔体静电纺丝纤维下落过程进行了模拟探索,对这一物理现象中的科学问题得到了更深层次的理解。     

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 %。     

涤纶工业丝熔体直纺生产技术的研发

采用液相增黏聚酯熔体,开发了200 kt/a涤纶工业丝熔体直纺生产技术,探讨了高黏熔体输送和大容量多头重旦纺丝等工艺,并与固相缩聚切片纺进行了对比分析。结果表明:涤纶工业丝熔体直纺技术省去了冷却切粒、固相缩聚、熔融挤出等工序,工艺流程紧凑,提高了生产效率,比固相缩聚熔融纺丝设备投资减少44.3%,生产能耗下降32.46%;生产的各种规格的涤纶工业丝质量指标符合国家标准GB/T16604—2008。     

熔体直纺细旦涤纶FDY 44 dtex/48 f生产工艺

对熔体直纺细旦FDY 44 dtex/48 f的生产工艺进行了介绍。探讨纺丝组件、冷却条件及集束上油、缓冷区、拉伸工艺等条件对产品质量的影响。结果表明,通过侧吹风室的改造和优化工艺可以生产出优质产品。     

Interjet distance in needleless melt differential electrospinning with umbellate nozzles

Melt electrospinning technique has shown great advantages in numerous areas where polymer dissolving, solvent accumulation, or toxicity is a concern in solution electrospinning. However, conventional capillary spinnerets in electrospinning are less productive. In this article, two needleless umbellate nozzles were used based on melt differential method, and the smallest interjet distance of 1.1 mm was observed. Experimental results indicated that the main factors affecting the interjet distance were the electric field strength and melts viscosity. The produced fiber diameter was related to interjet distance directly. Finite element modeling (FEM) showed that umbellate structure determines the intensity of maximum electric field around the rim of nozzles and the resultant interjet distance. This new method enabled the mass production of ultra‐fine fibers using needleless melt electrospinning method when relatively low voltage (less than 65 kV) was loaded on the receive plate. © 2014 Wiley Periodicals, Inc. J. Appl. Polym. Sci. 2014 , 131, 40515.