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1、合成纤维工业,2010,33(3):45综述与专论CHINASYNTHETICFIBERINDUSTRY干喷湿法静电纺丝研究进展迟冰俞昊朱美芳(东华大学材料科学与工程学院纤维改性国家重点实验室,上海201620)摘要:介绍了干喷湿法静电纺丝原理;分析了干喷湿法静电纺丝与干法静电纺丝的区别;综述了干喷湿法静电纺丝在制备纤维素、聚苯胺、聚己内酯等超细纤维中的应用研究进展。指出干喷湿法静电纺丝主要适用于不易挥发性溶剂;干喷湿法静电纺丝应进一步改进静电纺丝收集方法或设备,控制适宜的工艺参数,可得到纳米纤维。同时,要加强产业化方面的研发工作。关键词:静电纺丝
2、干喷湿法原理应用进展中图分类号:TQ340.64文献识别码:A文章编号:1001-0041(2010)03-0045-04静电纺丝是高聚物熔体或溶液在外加电场作2干喷湿法与干法静电纺丝的区别用下连续生成直径在微米至纳米级超细纤维的过干法静电纺丝是指纺丝过程中,以空气为纺[1][2]程。目前已经所研究的有溶液静电纺丝法丝介质,在一定的纺丝温度、一定的静电压以及一[3]和熔融静电纺丝法。溶液静电纺丝法由于其定的纺丝距离下,以接收板或旋转滚筒作为接收设备简易、操作简单、应用广泛而被作为主要的静装置,通过纺丝体系发生相分离析出高聚物,不经电纺丝方法。溶液静
3、电纺丝根据其收集介质的不任何凝固浴,直接收集所纺获得纤维,经洗涤去除同主要分为干法和干喷湿法两种。溶剂并干燥后得最终纤维。而干喷湿法静电纺丝作者介绍了干喷湿法静电纺丝及其与干法静法纺丝装置的收集器为有机溶剂凝固浴。纺丝过电纺丝的区别,综述了干喷湿法静电纺丝的应用程中,纺丝溶液在外电场作用下形成射流,进入凝研究进展。固浴,射流在凝固浴中固化成纤,得到超细纤维。从溶剂选用角度来看,干法静电纺丝过程中,1干喷湿法静电纺丝原理纺丝溶液的配制选用的溶剂多为挥发性有机溶干喷湿法静电纺丝过程主要由注射推进装剂,如丙酮、苯、二氯甲烷、二甲基甲酰胺(DMF)、[4]
4、[5]置、静电发生器和凝固浴接受装置3部分组成。二甲基乙酰胺(DMAc)等。而在干喷湿法静电把装有高分子溶液或者熔体的注射器安装到微量纺丝过程中,纺丝溶液的配制选用的溶剂大多含推进装置,注射器的前端装有内径零点几毫米的有不易挥发的有机溶剂,在纺丝过程中不能完全[6]针头,针头是与能够提供几万伏特的高压发生器挥发,如大多数金属盐溶液、室温离子液体等。的正极相连的,负极与凝固浴接受装置相连,针头永康乐业静电纺丝设备www.ucalery.com和凝固浴之间的距离可以根据实验需要控制3干喷湿法静电纺丝应用研究进展在5~30cm。3.1应用于纤维素纤维的制
5、备在高静电场作用下,悬于注射器针尖的高分制备超细纤维素纤维常见的是以室温离子液[7]子液滴形成Taylor锥,锥尖朝向负极接受装置。体为溶剂而制得的。V.Gunaranjan等以乙醇为随着静电压的继续增加,高分子溶液将克服表面凝固浴,分别由纤维素/1-丁基-3-甲基咪唑氯化盐张力作用喷射出来,这些喷射出来的溶液细流鞭和肝磷脂/1-乙基-3-甲基咪唑丙烯酸丁酯体系得动射入凝固浴接受装置。由于溶剂不能迅速挥到具有可降解性的高分子聚合物纤维毡。P.发,溶液细流在进入凝固浴前无法固化,只有溶液收稿日期:2009-09-20;修改稿收到日期:2010-03-
6、24。细流进入凝固浴后,由于凝固浴成分对纺丝溶剂作者简介:迟冰(1986)),女,硕士研究生。主要从事静电的相溶性和对溶质的不可溶性,溶剂迅速扩散至纺丝超细纤维成形的研究工作(chibing1986331@126.凝固浴中,溶液细流固化成直径在几微米到几纳com)。米的超细纤维。基金项目:国家自然科学基金项目(50803012)。46合成纤维工业2010年第33卷[8]Kulpinski等发现用蒸馏水做凝固浴时,由于纤3.2应用于聚苯胺(PANI)纤维的制备维浮于静止水面,无法和水有效接触,凝固效果欠PANI由于其高相对分子质量和难溶解性在佳,随着
7、实验的进行,更多纤维堆积在原有未固化静电纺方面一直难以实现,故常将其与可纺好的的纤维上方,形成纤维素膜。因此,一方面在凝固聚合物共混进行静电纺丝,导致了纤维导电性能[14][15]浴中加入表面活性剂,促使纤维下沉,另一方面采下降。Q.Z.Yu等将质量分数为10.6%~用流水做凝固浴,防止纤维积聚,获得200~50019.1%的PANI溶于热硫酸中配得纺丝溶液,以nm纤维。质量分数为0~30%的硫酸溶液作为凝固浴,纺[9-10]C.W.Kim等将纤维素纺于部分浸入凝得亚微米级纤维。不同浓度硫酸对纤维形态影响固剂的圆盘上,在接收过程中圆盘旋转,使收集在
8、较大,硫酸质量分数(wHSO)为15%时,PANI纤24圆盘上的纤维固化成形,可获得网状纤维素纤维。维表面存在大量不同大小
