电场均匀性对单孔静电纺丝的影响

静电纺丝过程中,带电的射流会受到电场的作用。为了获得直径更小且分布均匀的纤维,在单孔静电纺丝装置的基础上,设计1组大小不同的电极和1组形状不同的接收装置的静电纺丝装置,分别在单孔静电纺丝装置中进行静电纺丝对比试验,并用Maxwell软件模拟纺丝装置中电场的分布,试验结果说明,采用尺寸较大的电极或圆锅状接收装置的静电纺丝装置电场分布均匀,纤维直径和纤维毡厚度分布也较均匀。     

多针头静电纺丝工艺过程探讨

借助于Maxwell电场仿真模拟软件和具体实验研究了针头间距和针头数量对静电纺运动射流所处电场分布以及纤维最终沉积形态的影响。结果表明,随着针头间距的增加,电场相互干扰程度减弱,得到的环形纤网会由椭圆形向圆形转变。在多针头静电纺丝工艺中,靠中排布的针头得到的纤网与边缘针头对应的纤网的外观存在明显差别。基于此结果,设计了钢带式多针头连续静电纺丝装置,此装置可以通过调整针头排布并配合钢带旋转制备出不同幅宽和不同规格的均匀纳米纤维网。     

静电纺聚乳酸纤维毡的微观结构及力学行为

通过静电纺丝可以制备由直径为数微米的聚乳酸纤维构成的多孔状材料。在确定纺丝工艺条件的基础上,分析接收基底对PLA纤维毡微观结构和力学性能的影响。研究结果表明:质量分数为11%的聚乳酸/二氯甲烷溶液可以利用静电纺纺出连续光滑且比较均匀的纤维;当以纳米级的静电纺丝素或锦纶纤维毡为基底时,可以使PLA纤维的分布均匀化,同时纤维的直径下降;经过复合后,PLA复合纤维毡承受负荷的能力得到了很大提高。     

高压静电加载形式对聚合物熔体静电直写制备效果的影响

为探究熔体静电直写制备过程中电极正接与反接造成的差异，利用ANSYS对不同高压静电加载形式下纺丝区间的电场强度大小、分布以及电场方向进行了模拟分析，并从产生射流临界电压、射流速度、纤维直径、纤维沉积精度等方面进行了实验对比。模拟结果与实验结果相互印证：电极正接的情况下喷头处电场强度较反接高出14%左右，纤维直径更细，射流速度更快，相同距离下产生射流所需要的临界电压仅为反接的35%～74%;电极反接的情况下接收板位置电场强度较正接高35%左右，电场强度分布更加均匀，电场方向更加一致，更有利于提高纤维在电场中的稳定性，纤维沉积偏差较正接降低35%～51%。     

电场分布对静电纺聚苯乙烯超细纤维性能影响

研究具有不同电场分布的接收装置对静电纺聚苯乙烯纤维取向度、纤维膜浸润性能和过滤性能的影响。以聚苯乙烯为原料,利用静电纺丝方法,以不同网格尺寸的金属网作为接收装置,制备具有多孔结构的超细纤维膜,测试了纤维膜的纤维取向度、浸润性能、过滤性能。试验发现:随着金属网格尺寸增大,其表面的电场变大,相邻两根金属丝之间的排斥作用明显,纤维取向度越高,纤维膜均匀性越差,纤维膜的水接触角随之减小,纤维膜对香烟烟雾的吸收量和过滤效果减小。     

静电纺丝理论研究进展

静电纺丝技术是制备纳米纤维普遍使用的一种方法。从上个世纪九十年代提出静电纺的概念后,取得了广泛的应用。介绍计算机模拟静电纺丝原理,包括有序静电纺、多针头静电纺、辅助板喷丝头的电场分布研究。     

静电纺丝理论研究进展

静电纺丝技术是制备纳米纤维普遍使用的一种方法。从上个世纪九十年代提出静电纺的概念后,取得了广泛的应用。介绍计算机模拟静电纺丝原理,包括有序静电纺、多针头静电纺、辅助板喷丝头的电场分布研究。     

超吸水静电纺纤维毡的制备及性能研究

采用过硫酸钾作为引发剂,通过自由基聚合将丙烯酸、丙烯酰胺共聚,接着加入戊二醛制成纺丝原液,再通过静电纺丝工艺制备纤维毡,然后在150℃下经4 h的戊二醛热交联获得超吸水静电纺纤维毡。采用傅里叶红外光谱仪研究超吸水静电纺纤维毡的纤维表面化学结构,采用扫描电镜研究不同纺丝电压、不同推进速度对超吸水静电纺纤维毡的表面形貌及纤维直径的影响,采用称重法研究纤维直径及其分布对超吸水静电纺纤维毡的吸液性能和保水性能的影响。结果表明:当纺丝电压为20 kV、推进速度为15.0μL/min时,纤维可纺性好且成纤均匀,所得超吸水静电纺纤维毡对去离子水和质量分数为0.9%的NaCl溶液的吸液倍率分别达到116和94,且30℃下保水性能良好。     

静电纺丝法宏量制备纳米纤维的研究进展

针对静电纺丝纳米纤维宏量制备过程中的技术问题,系统介绍了近年来国内外提高静电纺产量的最新进展、关键方法与核心技术。围绕多针头和无针头 2 大类宏量制备技术,具体介绍了多种宏量制备方法的原理、结构和特点,从产业应用和学术研究的角度分别对其进行比较,深入分析涉及到的多种宏量制备技术和装置的优缺点,以期推动静电纺丝法制备纳米纤维的产业化和多功能纳米纤维的深入研究。分析表明,无针头类静电纺丝具有电场均匀、产量高等优点,将是静电纺纳米纤维宏量制备技术发展的主要方向,但无针头类静电纺丝的机制、模拟和产业化应用仍需深入研究。     

水溶性聚乙烯醇纳米纤维毡的制备与表征

采用静电纺丝技术制备了聚乙烯醇(PVA)纳米纤维毡,主要考察了纺丝液浓度和纺丝电压对静电纺纤维形成及其微观形貌的影响。实验结果表明:纺丝液的浓度对纤维的形成和形貌起着决定性作用,随着PVA质量分数的增加,在纺丝过程中纺丝液逐渐从液滴转变为均匀的纤维,纤维直径逐渐增加,当纺丝液的PVA质量分数为6%时,纤维形貌最佳;随着纺丝电压的提高,纤维平均直径先是有一定程度的降低,但随后降低幅度变得很小。通过实验确定了制备PVA纳米纤维毡的最佳工艺为:纺丝液的PVA质量分数6%,纺丝电压18kV,接收距离11cm,挤出速度0.5ml/h。     

矩形排列四喷头喷气静电纺纳米纤维的制备

为了提高纳米纤维的产量,设计了一种矩形排列的四喷头组合式静电纺丝装置.模拟不同喷丝单元间距时的电场分布,研究了电场分布对纳米纤维的射流、产量、面积和纤维形貌的影响.研究发现,纳米纤维的产量和面积随着喷丝间距的增加先增大后减小.在喷丝单元间距为9cm时,喷丝效果最好,纳米纤维的产量最大为2.266 7g/h,喷丝面积最大.喷丝单元的间距对纤维的形貌影响不大.     

应用反应离子刻蚀技术的静电纺纳米纤维阵列制备

为开发一种简便、高效制备功能纳米纤维阵列的方法,结合静电纺丝和反应离子刻蚀技术制备了有序纳米纤维阵列。研究了纤维膜厚度、掩膜尺寸对形成纤维阵列微结构的影响,初步考察了纤维阵列作为细胞培养基底的生物相容性。研究结果表明：以铜网为掩膜,用氧等离子体刻蚀聚苯乙烯纳米纤维膜,制备了有序的纳米纤维阵列;纤维阵列的结构和尺寸可调,当刻蚀经30min和120min静电纺丝制备的纤维膜时,分别形成了二维有序网格阵列和三维鸟巢结构;在形成的三维纤维结构上培养成纤维细胞（NIH3T3）发现,细胞在三维纤维基底上容易贴壁、生长,纤维阵列具有高的生物相容性。     

双针头连续水浴静电纺的电场模拟及其纳米纤维包芯纱结构

为研究电场变化对皮芯结构纳米纤维包芯纱结构的影响，通过双针头连续水浴静电纺丝法制备了以涤纶长丝为芯纱，锦纶纳米纤维为包覆层，兼具纳米纤维特性和传统纱线力学性能的纳米纤维包芯纱。通过有限元分析软件ANSYS模拟其电场分布，探究了2个针头针尖间距对电场分布及纳米纤维包芯纱结构的影响。结果表明：静电纺丝最大电场强度出现在针尖处，随着针尖间距的增大，电场强度峰值呈现先增大后减小再增大的趋势；当针尖间距为20 mm时，纳米纤维间的黏结较多；随着针尖间距的增大，纳米纤维的形貌更加均匀光滑，其直径呈减小趋势，在针尖间距为80 mm时达到最小值(74.43±10.79) nm;当针尖间距从20 mm增加到60 mm时，纳米纤维包芯纱的孔隙率从20.27%提高到44.08%。     

静电纺纳米纤维毡在新型高效过滤器上使用的优势与前景

静电纺丝是近年来十分热门的新课题。静电纺纳米纤维毡的一个重要应用是过滤。叙述现有高效过滤器的特点及不足,分析了静电纺纳米纤维毡在新型高效过滤器上使用的优势与前景。测试了纳米纤维毡的孔径、形态及过滤效率,结果表明基布铺上纳米纤维毡后过滤效率明显增加;纳米纤维毡的孔径比基布孔径约小两个数量级,并且纳米纤维层孔径分布均匀,离散度小。     

双锥面熔体微分静电纺中电场分布的有限元分析

为获得最佳的熔体微分静电纺丝结构参数,采用有限元分析软件ANSYS对多层锥面无针熔体微分静电纺丝中的电场分布进行模拟,分析了双锥面特征设计参数对纺丝尖端场强的影响,分别讨论了内圈直径和内圈伸出距离对内外圈纺丝尖端及纺丝路径场强分布的影响。ANSYS数值模拟结果表明:增加锥面层数会减弱最外圈纺丝尖端的电场强度;对于双锥面熔体纺丝装置,内锥面直径大小对纺丝尖端场强分布的影响不明显;当内锥面伸出距离增大时,内外圈纺丝尖端场强的差值先减小再增大;当内锥面直径为26 mm,内圈伸出距离为6 mm时,内外圈纺丝尖端电场强度分布最相似,能够保证内外锥面制备的纤维射流间距相同,实验结果和模拟结果一致。     

Effect of solvent treatment on morphology,crystallinity and tensile properties of cellulose acetate nanofiber mats

Aligned nanofiber mats were prepared from cellulose acetate using an electrospinning technique. The nanofiber mats were then immersed in an ethanol/acetone mixture. The solvent treatment led to denser, more compact fibrous structure and slight decrease in fiber alignment. It increased fiber diameter and polymer crystallinity within fibers. These effects resulted in increase in the tensile strength of fibrous mats. Solvent treatment may offer a simple, efficient approach to improve the mechanical strength of nanofibrous mats.     

Correlation between Pod Shape Traits and Its Fiber Quality of Wild Calotropis Gigantea

Seed fiber in the Calotropis gigantea (C. gigantea) pods is the most valuable component and can be developed into textile material. Cultivating high-yield and high-quality seed fibers for C. gigantea is one of the critical preconditions for its textile industrialization. In this paper, pods picked from wild C. gigantea plants were used as the experimental materials. The fiber length distribution of the pods was studied. The pod characters (pod shape, single pod weight, fiber weight per pod and seed number per pod, etc.) and the crucial quality characteristics of seed fibers (length, diameter and strength) were tested. The correlations between them were analyzed. The results show that the fiber lengths at the tip, the petiole and the middle part of the pods are significantly different: the fibers from the two sides of the middle part are the longest and more uniform. The pod shape is closely correlated with the fiber length, fineness and strength: longer pods have longer fiber length, smaller length variation and larger fiber diameter, and the percentage of low strength fiber (single fiber strength <1.2 cN) is significantly lower compared to smaller pods. Cultivating C. gigantea with large size and heavy pods will improve the seed fiber yield and the fiber quality.     

静电纺丝素纳米纤维非织造膜形态结构研究

静电纺丝可获得丝素纳米级纤维,并以非织造布状排列,广泛用于细胞支架、伤口包覆及药物控释等。用甲酸溶解丝素室温干燥膜,研究了静电纺丝素纳米纤维非织造膜的形态结构,分析其影响因素。结果表明:非织造膜孔隙率为32.3%,孔径80~600 nm;纤维直径与纺丝液质量分数表现出高度显著线性关系,纤维直径随纺丝液质量分数的升高而增大;纤维直径开始随电压的增大而变小,之后变大;电场强度相同,高电压/长距离电场形成的纤维直径小。