直线型静电纺丝装置工艺研究

摘要

随着纳米科技的兴起，纳米纤维材料以其优越的性能的引起了人们的高度关注，它可广泛应用于过滤材料、生物医药、防护服装以及纳米传感器等领域。可制备连续纳米纤维材料的静电纺丝技术随之得到空前的发展。静电纺丝技术是通过高压静电产生的电场力拉伸聚合物溶液或熔体来制备纳米纤维的有效方法，具有简单直接、成形优良等优点。但传统静电纺丝技术多以单针头为主，其生产效率极低，成为静电纺丝产业化的最大障碍。
　　 近几年，经过各国研究者的努力，先后提出单喷头多射流、多喷头多射流及无喷头多射流技术，但单喷头多射流及多喷头多射流技术虽然能在一定程度上提高生产效率，但其自身设计固有的缺陷无法彻底解决，如射流数量提升有限，多喷头电场相互干扰、体积较大等问题，因此无喷头静电纺丝技术得到更广泛的关注。无喷头静电纺丝即在开放的区域中由溶液尽量多地直接产生泰勒锥，从而极大提升纤维产量的技术。本文搭建了一种新型无喷头静电纺丝装置——直线型静电纺丝装置，并研究了该装置的纺丝过程、工艺参数和电场分布对纤维的影响规律。
　　 论文第一章概述了目前静电纺丝装置、工艺的国内外研究现状及趋势;
　　 第二章从理论和实验两方面对直线型静电纺丝过程——浸润、成珠、纺丝三个阶段做了较细致的观察和研究，得到了各阶段对纺丝过程的影响规律;
　　 第三章通过正交试验设计方法设计试验，对比了多个不同工艺参数下制备纤维的表观形态，对纤维平均直径进行了极差分析和方差分析，研究并得出了各工艺参数对纺丝过程及纤维直径的影响规律;
　　 第四章采用电场模拟与试验相结合的方法研究了工艺参数对电场分布的影响规律，得出了直线型静电纺丝装置电场分布特点及电场分布与纤维直径的关系，为该装置的优化和应用提供了理论依据。
　　 第五章对直线型静电纺丝方法的纺丝三阶段对纺丝过程的影响进行了总结，对工艺参数和电场分布对射流稳定性及纤维表观形态的影响规律进行了归纳，得出结论。
　　 通过本文研究，有助于揭示静电场条件下高分子溶液在金属丝上的分布及其纺丝机理。同时，对于设计和制造新型静电纺丝方法与设备，实现纳米纤维的批量化生产，具有较好的理论价值和现实意义。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 纳米纤维

1．2 静电纺丝研究现状

1．3 论文主要研究内容和研究意义

第二章 直线型静电纺丝过程研究

2．1 直线型静电纺丝装置

2．2 直线型静电纺丝过程

2．3 本章小结

第三章 直线型静电纺工艺参数研究

3．1 试验

3．2 试验结果及分析

3．3 本章小结

第四章 直线型静电纺电场分布及对纤维直径的影响

4．1 Maxwell软件简介

4．2 电场模拟

4．3 电场模拟结果与讨论

4．4 本章小结

第五章 结论

5．1 结论

5．2 不足和展望

参考文献

攻读硕士学位期间发表论文

致谢