现代纺织工艺

1、安徽工程大学论文现代纺织工艺班级：纺织研12姓名：姚敏学号：2120340104 学院：纺织服装学院静电纺丝摘 要:静电纺丝是一种新技术，它可制备出直径为纳米级的丝,最小直径可至1 纳米。介绍了电纺丝制备原理、设备、影响纤维性能的主要工艺参数，综述了静 电纺丝技术应用的最新进展，如制备长度无限可控的微米/纳米管子、超净纳米过 滤材料等。关键词:纳米材料;纳米纤维;静电纺丝;应用ElectrospinningAbstract: Electrospinning is a new technique , which can be used to prepare nanofibers with a d

2、iameter down to 1 nm. In this paper , the theory of electro spinning technique , the equipments for preparing a electrospun fiber and the technological parameters affecting the properties of electrospun fibers were introduced. The new development of the applications of electrospinning technique , su

3、ch as the preparation of micro/nano tubes with controlled lengths and super-purification filtering materials , was reviewed.Key words : nanometer material ; nanofiber ; electrospinning ; application纳米纤维主要包括两个概念:一是严格意义上的纳米纤维，是指纤维直径小 于100 nm的超微细纤维。另一概念是将纳米微粒填充到纤维中，对纤维进行改性, 也就是我们通常意义上的纳米纤维。纳米纤维有以下几种制备方

4、法:静电纺丝法、 海岛形双组分复合纺丝法、分子喷丝板纺丝法、聚合过程中直接制造直径纳米纤 维，以及采用直接纺丝或后整理方法将纳米粉体材料与纤维复合，制备纳米纤维的 方法。1静电纺丝技术由于超细纤维的优良性能，人们对其制造方法进行了广泛的研究,但是用 传统的纺丝方法很难纺出直径小于500 nm的纤维。而静电纺丝方法则能够纺出 超细的纤维,直径最小可至1 nm。11静电纺丝的原理将聚合物溶液椭体置于储液管中,并将储液管置于电场，阳极插入储液管 的溶液中，阳极从高压静电场发生器导出。当没有外加电压时，由于储液管中的溶 液受到重力的作用而缓慢沿储液管壁流淌，而在溶液与储液管壁间的粘附力和溶 液本身所具

5、有的粘度和表面张力的综合作用下,形成悬挂在储液管口液滴。电场开启时，由于电场力的作用，溶液中不同的离子或分子中具有极性的部 分将向不同的方向聚集。即阴离子或分子中的富电子部分将向阳极的方向聚集， 而阳离子或分子中的缺电子部分将向阴极的方向聚集。由于阳极插入聚合物溶液 中，溶液的表面应该是布满受到阳极排斥作用的阳离子或分子中的缺电子部分，所 以溶液表面的分子受到了方向指向阴极的电场力。而溶液的表面张力与溶液表面 分子受到的电场力的方向相反。当外加的电压所产生电场力较小时,电场力不足 以使溶液中带电荷部分从溶液中喷出,这时储液管口原为球形的液滴被拉伸变 长。继续加大外加电压，在外界其它条件一定的情

6、况下,当电压超过某一临界值时, 溶液中带电荷部分克服溶液的表面张力从溶液中喷出，这时储液管口的液滴变为 锥形（被称为Taylor锥）,在储液管顶端,形成一股带电的喷射流。喷射流发生分裂, 之后，溶剂挥发，纤维固化，并以无序状排列于收集装置上,形成类似非织造布的纤 维毡（网或者膜）。该方法和传统的方法明显不同，在传统纺丝中,纤维受到拉力、流变力、重 力、惯性力以及空气动力的作用。在静电纺丝中高聚物溶液或熔体则受到电场力 的驱动，其拉伸力来自于所加电场和聚合物喷流中的电荷之间的相互作用,而传统 纺丝中拉伸力是由纺锤和卷筒产生的。在静电纺丝中，电场是决定纺丝成败的关 键因素，只有在对聚合物溶液或熔体

7、施加几千至上万伏的高压静电后，聚合物才能 克服表面张力形成喷射细流，同时在喷射过程中随溶剂蒸发而固化，最终形成纳米 纤维，直径一般在几十纳米至几微米之间。1.2静电纺丝的成形工艺静电纺丝技术与传统纺丝技术有着明显的不同，即静电纺丝技术通过静电 力作为牵引力来制备超细纤维。图1是静电纺丝装置示意图。如图所示,在静电 纺丝工艺过程中，将聚合物熔体或溶液加上几千至几万伏的高压静电，从而在毛 细管和接地的接收装置间产生一个强大的电场力。当电场力施加于液体的表面时, 将在表面产生电流。相同电荷相斥导致了电场力与液体的表面张力的方向相反。 这样，当电场力施加于液体的表面时,将产生一个向外的力，对于一个半球

8、形状的 液滴，这个向外的力就与表面张力的方向相反。如果电场力的大小等于高分子溶 液或熔体的表面张力时，带电的液滴就悬挂在毛细管的末端并处在平衡状态。随 着电场力的增大，在毛细管末端呈半球状的液滴在电场力的作用下将被拉伸成圆 锥状,这就是Taylor锥。当电场力超过一个临界值后，排斥的电场力将克服液滴 的表面张力形成射流，而在静电纺丝过程中，液滴通常具有一定的静电压并处于 一个电场当中，因此，当射流从毛细管末端向接收装置运动的时候,都会出现加速 现象，这也导致了射流在电场中的拉伸，最终在接收装置上形成无纺布状的纳米 纤维。毛凯曾品任电洲!挫怛尬旋拈我毛凯曾品任电洲!挫怛尬旋拈我固图1粉电笏丝装置

9、示意图1.3静电纺丝的影响因素影响静电纺丝过程的因素概括起来主要有溶液性质，例如粘度、电导率、 表面张力等；可控变量，例如毛细管中的流体静压、毛细管尖端的电位以及尖端 和收集装置之间的距离；环境参数，包括温度、湿度、纺丝室的气流速度等。现有的研究结果表明，在静电纺丝过程中，影响纤维性能的主要工艺参数主 要有:聚合物溶液浓度、纺丝电压、固化距离(喷嘴到接丝装置距离)、溶剂挥发 性和挤出速度等。聚合物溶液浓度,聚合物溶液浓度越高，粘度越大,表面张力越大，而离 开喷嘴后液滴分裂能力随表面张力增大而减弱。通常在其它条件不变时,随着聚 合物溶液浓度的增加纤维的直径也增大。纺丝电压,随着对聚合物溶液施加的

10、电压增大，体系的静电力增大，液滴 的分裂能力相应增强，所得纤维的直径趋于减少。固化距离，聚合物液滴经喷嘴喷出后，在空气中伴随着溶剂挥发细流中 的同时，聚合物浓缩固化成纤维，最后被接丝装置接受。对于不同的体系，固化距离 对纤维直径的影响不同。例如，对于PS/THF体系研究表明，改变固化距离,对纤维 直径的影响不明显。而对于PAN/ DMF体系，纤维直径随着接收距离的增大而减 小。溶剂,与常规的溶液纺丝相似，溶剂的性质对溶液电的静电纺丝纤维的 成形与结构和性能有很大的影响,溶剂的挥发性对纤维的形态起着重要的作用。 1.4静电纺丝的优缺点静电纺丝法简单、易操作。但是有如下缺点:第一，静电纺丝难以得到

11、彼 此分离的纳米纤维长丝或短纤维；第二，目前静电纺丝机的产量很低；第三， 静电纺纳米纤维的强度较低。2静电纺丝的工艺参数及其纤维形态2. 1纤维成形的影响因素溶液性质。包括纺丝溶液的相对分子质量、溶剂挥发性、浓度、粘度、 电导率、表面张力、比热、相变热等。溶液性质是影响纤维形态和直径分布的主 要因素。（2）工艺条件。包括施加的电压、纺丝速度、喷丝头与收集板之间的距离、 纺丝液温度、毛细孔直径等。（3）环境参数。包括温度、湿度、环境气流速度等。Reneker等人研究了 13个工艺参数对射流半径的影响，其中表面电荷密 度、固化距离、喷丝头内径、溶液松弛时间和粘度这5个因素对射流半径影响最 大；聚合

12、物浓度、溶液的密度、扰动频率、电极、溶剂蒸发速率对其影响次之；空 气湿度、表面张力和压力分布对其影响最小。2. 2纤维主要形态（1）串珠状纤维当射流的电荷密度减小时，毛细管的不稳定性会导致圆柱状的射流团聚 成液滴，它们固化后会形成串珠状的纤维Fong等人的研究表明低粘度时会形成 较多的串珠，粘度增大时串珠减少，纤维的直径增大。加入盐时电荷的密度增大， 可以减小串珠的出现。有人研究了聚苯乙烯相对分子质量及其溶液浓度对串珠结 构的影响，在其他工艺参数固定的条件下，当浓度很低，低于接触浓度时，开始 形成串珠；浓度增大，串珠的比例减小；当浓度高于缠结浓度时，串珠的比例 大大减小。（2）螺旋状纤维射流在

13、超过一定距离后开始摆动做螺旋状运动，螺旋圈的直径越来越大。 液体在接触到接收屏时由于力学不稳定性会形成螺旋状的形貌，这跟工艺参数 中的电压、液体的浓度等有关。Yu等人介绍了聚己内酯（PCL）的螺旋状纤维的 形成因素，发现其与纺丝液的浓度有很大的关系，有一个最低的浓度出现。（3）扁平状纤维射流表面由于溶剂挥发会形成一层表皮，在大气压的作用下这层表皮随 着溶剂的继续挥发,发生固化向里塌陷成椭圆，当两侧管壁趋近时，会团聚成扁 平状或其他形状。Kosk i等人用聚乙烯醇拟合弹性缩氨酸聚合物制得了扁平状纤 维。（4）分支状纤维分支状纤维是在射流的裂分时形成的，这种裂分造成射流表面的电荷分 布不均匀，稳定

14、性下降。为降低单位面积上电荷的分布，增加丝条的稳定性，在 喷射过程中纺丝细流往往会分成更细的多股，或在已产生的细流上再分出支流。 除此之外，丝条薄壁之间的电荷会在纤维横向上产生一个斥力，分子链在拉伸 的过程中横向的结合力较小，也会使丝条发生破裂产生分支。由于支流在喷射细 流的一侧产生，受力的平衡会使管壁的坍塌转化为靠支流一侧的凹陷。3聚合物纤维制备方法目前已有多种天然聚合物和合成聚合物通过静电纺丝技术纺成纤维。表1 列出了近年来通过静电纺丝技术制备的部分聚合物纤维及其直径分布。利用静电 纺丝法不仅可将单一聚合物纺成纤维，而且还可通过静电纺制备出聚合物复合 材料纳米纤维，如聚己内酯（PCL） /

15、金、聚氨酯（PU） /碳管、聚乙烯醇（PVA） /二氧化硅等复合纳米纤维。Jeong等将MWNTs进行羧基化和酰胺化处理，与 尼龙/甲酸溶液混合后，通过静电纺丝制备出具有导电性能的MWNTs/尼龙复 合纳米纤维。Lala等将硝酸银溶解在DMF中，分别与聚丙烯腈（PAN）溶液、 醋酸纤维（CA）溶液、聚氯乙烯（PVC）溶液均匀混合后，通过静电纺丝制备出 具有抗菌性能的银/ PAN、银/ CA和银/PVC纳米纤维。表1近年来静电纺丝技术制备的聚；物纤维及其直径分布聚合物聚氧化乙烯（FEO）册1卜ISBSPB【）A拟蛋白编寂酸聚环氧乙烷十聚苯胺聚两烯氨基甲酸酯聚丙烯腊聚环氧乙烷聚乙爆醉F醋酸鼬乙基舐

16、乙基纤维素聚乳酸聚国能间亚.苯基间.苯.-酰胺聚苯并咪嗤聚乙墟醉聚对苯二甲酸对苯二肢纤能直径分布沁-5001so- im)纤能直径分布沁-5001so- im)KM)左右300左右54 S0好3m210005(1)054 480. 5卜 45051(0巧4 750 宿左右10()左右150左右300左右g 1000址m目前通过静电纺丝成功制备出的聚合物纳米纤维基本上是常温下处于玻 璃态或结品态的聚合物基体，因为这些聚合物的大分子在静电诱导下被高倍拉 伸而喷射出纤维后，在溶剂的快速挥发过程中或快速降温冷却过程中能够迅速 重新转变为玻璃态或结品态而固定下来，纤维不变形，容易控制纺丝过程的连 续性和

17、稳定性。这包括采用聚氨酯、苯乙烯-丁二烯嵌段共聚热塑性弹性体制备 的弹性纳米纤维，其中的结品区或玻璃态区能够在溶剂挥发的同时迅速重新形 成，有利于纤维形状的保持。然而，对于常温处于高弹态的聚合物（如橡胶）很 少有文献研究报道。主要原因在于：橡胶大分子构象数多，玻璃化转变温度在 0 C以下，常温下不结品，具有高弹性，大分子链的活动能力强，分子链松弛 时间很短，造成电纺时4个问题难以解决：在喷丝过程中，溶剂快速挥发的 同时，纤维因橡胶分子的高弹形变快速回复，在喷丝口附近发生扰动，很难控 制纺丝的连续性和稳定性，纤维表面也时常有液珠;高度拉伸的橡胶纤维因高 弹形变快速回复，造成单根纤维不连续，甚至发

18、生断裂;纤维直径较粗（1um 以上），直径分布较难控制；最难克服的是未交联的处于高弹态的橡胶纤维 在重力作用下形状很快发生变化，瘫塌变形，特别是在纤维搭接处易发生融并， 导致纤维堆砌在一起可能形成薄膜，难以保持纤维的形貌。Viriyabanthorn等研 究了炭黑（250350 nm）的用量对静电纺丝丁基橡胶溶液的影响，发现随着炭 黑用量的增加，丁基橡胶溶液的可纺性增加，纤维直径减小，纤维尺寸稳定性 增加。但是，丁基橡胶纤维的直径大部分在几微米左右，而且由于没有迅速交联, 常融并成膜。在静电纺制备丁腈橡胶纤维过程中，发现纤维形成不连续，特别是在纤 维搭接处发生融合，直径变粗，未交联的高弹性纤维

19、长时间停放发生断裂。正是 由于这些棘手的问题，通过静电纺丝制备橡胶纳米纤维仍然是一个挑战。4应用领域静电纺丝技术是一种简便易行、成本低廉且应用广泛的纳米纤维制备方 法。在合适的条件下，可以将多种聚合物纺成纳米级别的超细纤维，并且可以在 一定范围内控制纤维的直径、取向以及纺织物的多孔性等特性，其纳米纤维的尺 寸为数十纳米至1um左右（一般为50500 nm），具有独特的性能，如高比表面 积、优异的力学性能、多孔性、质量轻、成本低等广泛用于增强增韧聚合物制 备高性能、功能性复合材料以及过滤、医学、防护、导电和光学领域等。由于通 过静电纺丝法可以比较容易地制备纳米纤维。随着纳米材料在各领域的广泛应用

20、, 静电纺丝法的应用范围也将越来越广泛。4.1膜材料通过静电纺丝技术可以一步完成微孔膜的制备，大大简化了微孔膜的制 备过程，并且还可以将制备的微孔膜结构直接喷涂在各种基底上。有专利报道在 可扩展的线形框架上形成静电纺膜，以用于生物医学领域以及各种管和支架材 料。通过化学改性、交联及其他的化学处理方法可以很容易实现静电纺微孔膜的 功能化。4.2过滤材料为了去除空气或液体中的杂质，过滤器广泛用于家庭和工业中。环境保护 中，过滤器用于过滤空气或水中的污染物。军用中，口罩过滤器可用来过滤空气 中的灰尘，细菌甚至病毒。而静电纺丝制得的纳米纤维应用于制作过滤材料已有 一段很长的历史了。压降一定的条件下，与

21、传统过滤纤维相比，静电纺丝法制备 的纳米纤维对细小颗粒具有更好的吸附作用。这是由于纳米纤维周围的空气形成 了滑流，增强了颗粒的弥散、截留作用，惯性碰撞几率增大。纳米纤维在超滤器中作为支持支架用来分离油和水的乳状液。电纺纳米纤 维基质是具有很好内部连通的多孔网状物，它具有很大的比表面积，所以超滤 器有很高的流出速度和优秀的有机物溶质排斥能力。静电纺丝制得的纳米纤维作为过滤材料不仅能提高过滤性能，而且它的 工作环境适应范围广，抗污染能力更强，污染物浓度适应范围更宽等特点。4.2生物医药功能材料静电纺丝制得的纳米纤维由于具有非常好的生物相容性和结构相容性， 已经在组织工程支架、创伤修复、药物释放控制

22、等方面得到了广泛应用。至今，有上百篇的文章已经发表描述了用静电纺丝纳米纤维缠结成组织支架。例如，胶原蛋白是细胞外部母体的主要成分，它拥有纤维结 构包含了50500 nm不等的纳米束。为了寻找一种合适的支架材料，而理想的 支架特征应该同细胞外部母体的物理化学特征和生物特征类似，许多学者在这 方面做了很多研究。最后发现在形态学上，静电纺丝纳米纤维缠结同人体天生的 细胞外部母体相似，因此该纳米纤维可用来应用于细胞培养和组织工程的支架 材料。静电纺丝技术使生产复杂的、免缝合的三维纳米纤维支架成为可能，在该 支架内不同类型的细胞生长增殖可以形成人造组织。RiboldiStefani等人用静电纺 丝法制备

23、出可降解的聚酯型聚氨酯纳米纤维，该纤维可用在骼的肌肉组织工程 支架，发现无毒性残留，力学性能较好，且细胞的培养结果表明，组织细胞可 以很好地粘附于静电纺丝支架上，并进行细胞分裂增殖，说明其生物相容性很 好。一项对外伤恢复情况的研究测试显示：相对于普通的棉纱布，使用电纺 胶原蛋白纳米纤维膜会使伤口在早期恢复的更快。进行人体腹部手术时，组织粘 连不仅阻碍了后续手术的进行，而且可能引起如小肠阻塞，女子不孕症等并发 症，因此它一直是备受医学界关注的一个难题。实践证明，在静电纺丝纳米纤维 膜上添加有机抗菌剂能够起到阻碍组织粘连的作用，从而促进伤口愈合。4.3催化剂和酶的载体纳米纤维可成为酶和普通催化剂实

24、心载体，因为它们尺寸小、比表面积 大。Wang和他的同事已经证明可用静电纺丝纳米纤维做为酶载体。在直径为120 nm的电纺纳米纤维表面化学粘结酶，从而获得了具有生物活性的电纺纳米纤 维。所制备出来的复合材料显示出在水成的和有机媒介中有很高的活性。纳米酶 纤维载体相对于纳米酶颗粒载体，可很容易的从反应系统中收回。除了作为酶载 体，纳米纤维同样被用来作为普通催化剂的载体。例如，在Si纳米纤维中加入人甘 纳米颗粒，其合物Ag-Si纳米纤维能促进NaBH4作作用，从而减少亚甲基蓝的 分解。4.4传感器材料一个好的传感器除了需要高的灵敏度、选择性和可靠性，还需要体积小、 加工费用低和多样的功能。传感器具

25、有越大的比表面积和越高的孔系结构，则灵 敏度越高、反馈速度越快。静电纺丝法制备的纳米纤维特征恰恰符合前面所说的 要求，因此用纳米纤维结构来构成高灵敏度和快速反馈的传感器是非常有希望 的。Aussaw asath ien等人将L iClO4和PEO混合，然后进行静电纺丝，纳米丝 制得湿度传感器。他们还将掺杂了聚苯胺PANI的磺酸与聚苯乙烯混合进行静电纺 丝，得到对H2O2和葡萄酸敏感的传感器。4.5电极材料PV dF电纺纳米纤维膜已经在被研究作为分离器应用到锂电池上。PVdF纳 米纤维膜具有较高摄取电解质溶液的能力(320%350% )和高的离子导电性。 用等离子聚合技术在PV dF纳米纤维表面

26、制得一层薄的聚乙烯层,通过溶化聚乙 烯就能在纳米薄膜表面形成一个挡板，从而增强电池的安全性。除了应用到锂离子电池上，电纺纳米纤维T iO2还能作为活性电极而应 用到染剂敏感太阳能电池上。据有关报道，电纺纳米纤维TiO2电极具有多孔结 构，所以能有效渗透黏性的聚合物凝胶电解液。经研究发现：相对于液体电解液, 聚合物凝胶电解液产生光电流高了90%。为了增大短路电流强度，电纺TiO2电 极需要在TiCl4水溶液中进行表面处理，以在纤维表面形成一层金红石型TiO 层。金红石型TiO2层能够增大活性TiO2的体积分数，从而增大光电流。4.6增强材料电纺纳米纤维如聚苯并咪唑(PBI),加入到环氧树脂和橡胶

27、中能够起到 增强作用，主要是由于其比表面积大，分子排列有序性好，多根纳米纤维形成 缠结，发生了机械互锁。这种填充料的加入不仅能够提高基体材料的的断裂韧性 和杨氏模量，而且能提高其剪切强度。但是，由于目前电纺纳米纤维生产率尚低, 与其他类似作用替代物相比，其工业应用投资相对较高。4.7吸音材料电纺纳米纤维还具有优异的吸音性能，能够吸收较宽频率范围的声波， 尤其对于低于1000 Hz的低频声波吸收效果明显。E lm arco公司制造的电纺纳米 材料就具有良好的吸音效果，且其重量仅为具有同等吸音效果的传统吸音材料 的 1 /3。5工业化问题静电纺丝方法的工业化面临2个最大的难题:静电纺丝工艺的稳定控

28、制, 包括聚合物材料的可纺性、纺丝过程的连续性和稳定性，以及纤维取向控制等； 批量化生产的设备与装置。大多数静电纺纤维都以无纺织物的形式存在，应用 范围相对较小。为了扩大应用范围，需要收集得到平行排列的纤维。Jaeger等设 计了双阳极的静电纺丝装置，以控制纺丝过程的稳定性。采用此装置得到了排列 方向较为一致的纤维，并且缩小了收集器上收集到的纤维的聚集面积oWnek和 Simpson设计了一种旋转滚筒接收器，制备了具有一定程度取向的聚乳酸纳米纤 维和I型胶原蛋白纳米纤维。但是，这种纤维的取向度不高，如果要得到完全平 行排列的纤维，需要转筒有很高的转速，不过这样会破坏溶液射流。Theron对旋

29、转转筒接收器进行了改进，设计出一种铁饼型收集器，采用这种方法制备PEO 纤维是取向排列的。为了获得单根纳米纤维，Huang发展了另外一种收集平行排 列纤维的方法，就是将矩形框架放置于溶液射流下方，这种方法也可以制备出 具有一定取向程度的纤维。另外，Li等报道了一种平行电极收集器，也可以制 备平行取向排列的纳米纤维。为了增加静电纺丝的产量，研究者提出使用多喷嘴 同时纺丝。吴大诚等在喷丝头上增加了供气系统，利用气流拉伸和静电力拉伸的 共同作用，提高了纳米纤维制备的可控性和产量。该法的产量是标准电纺的几倍 甚至几十倍。目前，静电纺丝技术还处于实验室研究阶段，纤维产量低，难以实 现批量化生产，还没有实

30、现真正的工业化。6静电纺丝制备纳米纤维的现状6.1国外静电纺丝制备纳米纤维的研究现状静电纺丝这种思路60a前就产生了。20世纪90年代初美国阿克伦大学 的Reneker和他的同事对这项技术又产生了兴趣，然而对静电纺丝的大量实验 工作和深入的理论研究，却是近10a中随纳米纤维的开发才完成的。当前，静 电纺丝已经成为纳米纤维的主要制备方法之一。对静电纺丝的研究较深入而且涉 及到很多方面，Fong H.等研究了静电纺纳米纤维的形成，详细分析射流的过程 变化，Bunyan N.等研究了在牵伸过程中纳米纤维的形态、取向及沉积的变化， 重新设计工艺来控制纳米纤维的在接受装置上的沉积，具体工艺是通过对射流路

31、 径、接受装置的设计和熔体性质的控制来实现的。Jun乙等研究了静电纺丝中表 面张力，溶液粘度，溶液传导率，聚合物玻璃态转变温度对纤维形状尺寸的影响， 发现其中溶液粘度的影响最大。Greiner A.详细分析了影响静电纺丝制造出的纳 米纤维的外形的几乎所有的参数。6.2国内对静电纺丝的研究现状目前，国内只有中国纺织科学研究院张锡伟等人采用过静电纺丝法，纺制 纳米纤维聚丙烯腈纤维毡，聚丙烯腈纤维是制备碳纤维的主要原料，将纳米级聚 丙烯腈纤维毡经过预氧化及氧化加工后可制成纳米级碳纤维毡，碳纤维越细，碳 纤维复合材料的粘合性能就越好。文献中采用的原料是高分子溶液，电压30- 60kV，喷头孔径纺丝工艺

32、条件与纤维的直径及初生纤维的溶剂残留量的关系， 纺出的纤维直径在200nm到500nm之间。东华大学目前也在做纳米纤维的探索研究工作，图2是我们静电纺丝所 得纳米纤维的扫描电镜。我们将对其特性做进一步研究。图2纳米纤维的扫描电镜图7发展前景展望纳米纤维具有非常特殊的性质，在传统工业和高科技领域已有很好的应 用并具有非常广的开发潜力。陶瓷纳米纤维或由聚合物原料制成的纳米碳纤维将 纳米纤维的应用延伸到了高温和高模量材料。静电纺丝技术是得到纳米纤维最重 要的基本方法，该技术生产高性能聚合物纳米纤维的工艺流程简单，能普遍适 用于现有的聚合物和生物高分子溶液或者熔体。然而，当前的静电纺丝技术还不 成熟，

33、仍然存在许多需要解决的问题，比如电纺纳米纤维质量控制问题，静电 纺丝产量很低，纳米纤维的力学性能表征等。静电纺丝技术制得的纤维均是以无纺织物的形式得到的，其用途范围相对 较小。在电纺的过程中，由于聚合物射流的飞行轨迹是十分复杂的三维抖动，获 得单根纳米纤维或单轴的纤维束十分艰难。目前世界上众多的研究者做了大量的 研究，采用改变收集装置的方法来获得取向结构尽量一致的纳米纤维，如用旋转 的收集筒，双收集屏或更多收集屏等取得了一些成效。随着静电纺丝设备的不断 完善和提高，大规模低成本的生产纳米纤维材料成为可能，所以静电纺丝技术 的发展前景一片光明。参考文献：赵胜利，黄勇.纤维素科学与技术，2002

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