熔体静电纺丝法制备微纳米纤维的实验研究

摘要

目前关于静电纺丝的研究大多集中在溶液静电纺丝方面，对于熔体静电纺丝，由于其装置相对复杂，而且其纺得的纤维比溶液静电纺丝纺得的纤维粗，因而对于它的研究相对较少。溶液静电纺丝虽然可以纺出小至几十纳米的纤维，但溶剂的使用使它出现了一系列的问题。本课题研究的熔体静电纺丝方法是一种比溶液静电纺丝更经济、更环保、更安全的制备超细纤维的方法，因而熔体静电纺丝更有希望使静电纺丝技术走向工业化。目前关于熔体静电纺丝要解决的关键问题就是使微米级的纤维直径进一步减小至纳米级，并且进一步提高其生产效率，为其工业化奠定基础。 本论文通过大量的实验研究，为解决熔体静电纺丝两大关键问题奠定了基础，将有力促进静电纺丝技术工业化的步伐。本论文在自行研制的熔体静电纺丝装置上，研究了熔体静电纺丝过程的各个因素对纤维直径的影响，通过把纺丝温度提高到足够高的水平（315～355℃，低于分解温度）成功把低熔体流动速率（2g/10min）的LDPE聚合物纺成超细纤维，且大部分纤维平均直径在15μm以下，纤维表面光滑，粗细均匀，质量很好。选用超高流动性的聚丙烯熔喷无纺布专用料RPP1400，成功制得大量几百纳米的PP纤维，其中最细纤维的直径为190nm，纤维表面光滑，纤维直径分布均匀。通过正交实验法研究了纺丝温度、电压、接收距离和熔体流动速率四个因素对纺丝纤维直径和方差的影响权重，发现熔体流动速率是影响纤维平均直径和直径方差最大的因素。成功研制了高效率熔体静电纺丝装置和可连续生产的高效熔体静电纺丝装置，大幅度提高了熔体静电纺丝的效率，高效喷头的效率达到4g/h。 针对工业上常用于纤维的几种典型材料（PP、PA、PET、PLA和PCL）开展了熔体静电纺丝实验，分别成功纺得PP、PA、PET、PLA和PCL的超细纤维，降PCL纤维外，其它熔体静电纺丝纤维质量都很好，可以与工业上的熔体纺丝纤维相媲美。

目录

文摘

英文文摘

论文说明：符号说明

声明

第一章绪论

1.1静电纺丝技术的基本原理及其应用领域

1.1.1基本原理

1.1.2应用领域

1.2静电纺丝技术的研究现状

1.2.1国内外研究现状

1.2.2熔体静电纺丝的研究概况

1.3熔体静电纺丝与溶液静电纺丝的比较

1.4本论文的研究意义

第二章关于减小熔体静电纺丝纤维直径的研究

2.1实验部分

2.1.1实验原料

2.1.2实验装置

2.1.3静电纺丝

2.1.4微观形态表征

2.1.5流动性能测试

2.1.6结晶性能测试

2.2结果与讨论

2.2.1 LDPE的静电纺丝实验

2.2.2 RPP1400的静电纺丝实验

2.3本章小结

第三章关于提高熔体静电纺丝效率的研究

3.1高效熔体静电纺丝装置的研制及其静电纺丝实验

3.1.1高效熔体静电纺丝装置的研制

3.1.2高效喷头的熔体静电纺丝实验

3.2可连续生产的高效熔体静电纺丝装置的研制及其静电纺丝实验

3.2.1可连续生产的高效熔体静电纺丝装置的研制

3.2.2可连续生产的高效熔体静电纺丝装置的静电纺丝实验

3.3本章小结

第四章典型材料的熔体静电纺丝实验研究

4.1 PP的熔体静电纺丝实验研究

4.1.1聚丙烯纤维简介

4.1.2 PP的静电纺丝实验

4.2 PA的熔体静电纺丝实验研究

4.2.1聚酰胺纤维简介

4.2.2 PA6的静电纺丝实验

4.3 PET的熔体静电纺丝实验研究

4.3.1聚酯纤维简介

4.3.2 PET的静电纺丝实验

4.4 PLA的熔体静电纺丝实验研究

4.4.1聚乳酸纤维简介

4.4.2 PLA的静电纺丝实验

4.5 PCL的熔体静电纺丝实验研究

4.5.1聚己内酯纤维简介

4.5.2 PCL的静电纺丝实验

4.6本章小结

第五章结论

参考文献

致谢

研究成果及发表的学术论文

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