狭缝式熔体微分电纺流量控制与射流均匀性研究

采用自主设计的狭缝式熔体微分静电纺丝装置纺聚丙烯（PP）材料,研究了进料时挤出机转速与流量的关系以及流量大小对于出料均匀性的影响．并探究了不同流量下的纺丝射流效果。试验结果表明：PP料流量随转速的增大而增大,当转速达到18r／min时,出料流量基本不变,此时料流量为1．74g／min,出料均匀性好,不随流量变化而变化;在纺丝电压45kV,电极板距离90mm,纺丝温度230℃的工艺条件下,当转速为12r／min即流量为1．14g／min时,纺丝射流效果最好。     

硬脂酸及辅助气流对熔体微分静电纺的影响

为得到细化的纳米纤维,利用自制的熔体微分静电纺丝装置,在聚丙烯（PP）中添加硬脂酸进行熔体微分静电纺丝,讨论硬脂酸含量对纤维的细化作用,同时探究在纤维下落时,气动抽风装置中的气流速度对纤维牵伸细化作用。实验结果表明：在纺丝温度为260 ℃,添加质量分数为2%~10% 的硬脂酸有助于降低PP熔体的黏度和细化纤维直径;当硬脂酸质量分数为4%时纤维细化效果最好。当通入的气流速度从13m/s 增加到29m/s时纤维直径明显细化（气流最大速度为29m/s）。当硬脂酸质量分数为4%,气流速度为29m/s时,纤维直径大都小于500nm,平均直径可达420nm。     

聚合物熔体微分静电纺电场对射流的影响及其物理模型

为研究电场强度及接收装置材质对无针静电纺丝射流效率和射流分布均匀性的影响,在提出的熔体微分直线静电纺丝装置上,通过改变纺丝电压和接收装置材质,分析了喷头端最大电场强度和电离电荷对射流效率及均匀性的影响。结果表明:喷头端电场强度越大,射流效率越高,射流分布越均匀;当接收端的局部电压高于喷头端的电压时,电离离子宏观上表现出向喷头端运动,会抑制射流的形成;在高压收集端铺设电阻值为2.7×10⁵ Ω的纸,可以实现电离电荷的二次均匀分布,消除局部离子流引起的射流缺失现象;在接收装置上铺设电阻值大于1.0×10¹¹ Ω的聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)会增加纺丝回流的电阻,导致电荷在PET上聚集,反作用削弱喷头端的电场强度,引起射流效率的降低。     

壳聚糖对电纺纳米丝素纤维形态和构象的影响

以甲酸为溶剂，将丝素（SF）和壳聚糖（CS）在不同共混比例下进行静电纺丝。虽然纯CS不能通过静电纺丝成纤维结构，但CS含量为30％的SF／CS共混物可以静电纺成纤维结构。与纯SF纳米纤维相比，SF／CS共混纳米初生纤维直径更小，直径分布范围也变窄。随着共混物中CS含量的增加，纤维直径逐渐从450nm下降到130nm。然而，当共混物中CS含量超过40wt％时，SF纳米纤维中就会含有CS珠状结构。利用ATR红外光谱和固态CPMAS ^13C-核磁共振仪研究了甲醇处理对初生SF纤维或SF／CS共混纳米纤维次级结构的影响。与纯的SF纳米纤维相比，SF／CS共混纳米纤维β化速度更快。这是因为刚性骨架的CS通过分子间作用加速了SF的构象转变。     

熔体微分静电纺丝取向纳米线的制备

为获得熔体微分静电纺纳米纤维和取向纳米线,提出旋进气流辅助和辊子收集相结合的熔体微分静电纺丝工艺及装置,通过改变工艺参数可有效调控纤维细度及最终纳米线的取向度。采用扫描电子显微镜观察并测算了纤维的平均直径及取向度,采用Ｘ 射线衍射仪测试了取向纳米线的结晶度。结果表明：旋进气流速度越大,纤维直径越细,当气流速度为20 m/s 时,纤维平均直径达到500 nm;气流速度与辊子旋转线速度越接近,纳米线取向性越好;当接收辊子线速度接近旋进气流速度20 m/s 时,纳米线取向度最好,单喷头制备的数十根纳米纤维聚拢成线,此时取向纳米线的结晶度最高。     

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。     

静电纺参数对射流和纳米纤维形态的影响

以聚乙烯醇为原料进行静电纺丝,观察静电纺过程中射流形态和纳米纤维在接收装置上的沉积形态,并采用扫描电镜观察纳米纤维的形态。分析了溶液质量分数及其导电性和施加电压这3个参数对射流运动所形成的锥形包络轨迹的顶角、纳米纤维在接受装置上的沉积面积和纳米纤维直径的影响。研究发现：锥形包络轨迹的顶角和纳米纤维的沉积面积随着这3个参数增加而减少;纤维直径随着溶液质量分数的增加而增加,随着溶液导电性的增加而减少,随着施加电压的增加先增加再减少。     

电压对静电纺串珠纤维成形过程的影响

以聚苯乙烯为原材料,观察在不同电压条件下以及射流不同区域的串珠纤维,研究电压对串珠形态、纤维运动速度的影响以及串珠形态在射流过程中的演变。采用高速摄影,显微镜对射流过程以及纤维形态进行表征。运用有限元仿真软件对电场、串珠形貌和串珠纤维运动速度进行模拟,建立串珠模型。研究结果表明：纺丝电压增大,射流受到的拉伸作用更明显,串珠形态逐渐由近似圆形变为纺锤形,同时串珠的表面速度也随着电压的增大而增大,实验结果与仿真模拟结果一致;射流直线段并未出现串珠结构,串珠在鞭动区域逐步形成,同时,在越靠近接收装置的射流区域,串珠纤维受到的拉伸作用越明显。     

工艺条件对电纺纤维影响研究进展

静电纺丝(简称电纺)是在高电压作用下纺丝液从喷嘴口到收集装置并最终形成固态纤维的过程,工艺条件会对静电纺丝过程产生重要影响。本文综述了静电纺丝装置、静电纺丝液和静电纺丝环境等因素对得到电丝纤维的形貌、尺寸和结构等方面影响     

溶液性质对静电纺醋酸纤维素的影响

本文在丙酮、乙酸、丙酮/乙酸(体积比为2∶1)三种溶剂体系下静电纺醋酸纤维素(CA)。研究了溶剂组成、溶液的黏度、表面张力、电导率、浓度对纤维形貌和平均直径的影响。用扫描电镜分析表征纤维的形貌和直径。研究结果表明:单独以丙酮或乙酸为溶剂静电纺CA都不能连续得到光滑纤维。在丙酮/乙酸(体积比为2∶1)溶剂体系下,CA质量分数为10%-12%时可连续得到无串珠纳米纤维。溶液在一定的黏度范围才具有可纺性,黏度越大串珠数量越少,纤维越光滑。纤维的直径随着CA浓度的增大而增大。溶液电导率的增加引起纤维直径的减小。改变溶液的组成,纤维的直径可以从1.2μm变化到400nm。     

熔体微分静电纺聚丙烯空气驻极体滤膜的制备及其性能

为解决空气滤膜存在过滤效率和过滤阻力之间的矛盾,采用熔体微分静电纺丝方法结合驻极技术制备了不同工艺条件下的聚丙烯复合驻极体纤维膜,并对其形貌特征、荷电能力、过滤性能进行表征与分析。结果表明：随着电气石质量分数的增加,纤维膜由白色趋于灰色,纤维膜颜色逐渐加深;纤维带同种电荷相互排斥使得纤维呈开放型疏松结构,纤维形态出现轻微隆起,有效降低过滤阻力;添加电气石有效提高纤维的荷电能力和过滤性能,当电气石质量分数为2%时综合效果最佳,电荷储存稳定性好,对粒径大于等于0.3 μm 颗粒的过滤效率最高达99.23%,过滤阻力为8.6 Pa。     

影响熔融静电纺聚丙烯纤维直径的工艺因素

针对聚丙烯熔融静电纺纤维直径难以细化问题,以熔体流量、聚合物熔体温度、施加电压、喷丝头与接收台的接收距离、电场力等为影响因素进行研究。结果表明：流量为0.05 mL ∕h 时可以纺出连续的纤维且纤维直径也随流量的增大而增加;当聚合物熔体 ∕ 喷丝头温度超过260 ℃∕280 ℃时,继续升高温度纤维直径不会继续降低;电场力恒定时,随着接收距离增加,纤维直径减小的趋势逐渐变缓,到30 mm 之后,纤维直径基本不变。考虑综合因素,最终选取的工艺参数：熔体流量为0.05mL ∕ h,聚合物熔体 ∕ 喷丝头温度为260 ℃ ∕ 280 ℃,电压为-24.6 kV,距离为30mm,在此条件下纺得纤维的平均直径为6.23μm,标准差为1.42。     

静电和熔融纺丝法对PET纤维表面结构的影响

采用扫描电子显微镜(SEM)、原子力显微镜(AFM)和差示扫描量热仪(DSC)对溶液和熔融静电纺丝法所制备的PET纤维,以及工业熔融纺PET纤维的表面形貌和热学性能进行分析比较.结果表明,因加工成纤方式不同,熔融静电纺纤维表面光滑匀整,工业熔融纺纤维表面有明显的凹凸波浪纹,而溶液静电纺纤维表面略显蜂窝状结构.由DSC分...     

熔融纺聚乳酸/聚丙烯纤维的制备及其性能

为提高聚乳酸(PLA)纤维的力学性能,采用聚丙烯(PP)与聚乳酸(PLA)通过熔融纺丝制备PLA/PP纤维,并借助差示扫描热量仪、热重分析仪、万能材料测试仪、纤维双折射仪对其热学性能、热稳定性、拉伸性能和纤维取向度进行表征。结果表明:PP的引入对PLA的玻璃化转变温度和熔融温度没有显著影响,但促进了PLA的结晶,结晶度提高了585.9%;随着PP质量分数的增加,PLA的热稳定性降低(特别是在初始分解阶段),但其残炭率提高,同时PLA/PP共混纤维的取向度提高,力学性能得到改善;当PP质量分数为20%时,PLA/PP共混纤维的取向度、断裂强度和断裂伸长率分别提高了55.6%,98.2%和44.4%。     

Production and characterization of camouflage poly(ethylene terephthalate) filament yarns during the melt spinning process

The necessity of camouflage in the visible region has been expanded to a broad region of the electromagnetic waves, especially infrared region, due to improving of the night vision cameras. In this investigation, the production of the poly(ethylene terephthalate) (PET) filament yarns with appropriate camouflage properties in both visible and infrared regions of forest areas in the melt spinning process was studied. C.I. Pigment Green 7 and C.I. Disperse Orange 149 with carbon black (CB) particles were used during the melt spinning to obtain the mentioned camouflage properties. The visible and near infrared wavelength reflectances, the mechanical and thermal properties, and the washing and light fastnesses of the camouflage PET filament yarn samples were evaluated. The results showed that the use of the optimum blend content of the mentioned dyes with CB particles during the melt spinning process could make desired camouflage properties in the PET drawn fibers. Moreover, acceptable mechanical and thermal properties accompanied with good to excellent washing and light fastnesses were observed for the optimized camouflage PET filament yarns.