熔体微分静电纺丝法制备亲水型取向纤维及亲水实验研究

在接收辊子的不同转速的条件下,得到疏密程度不同的亲水型取向纤维。测量了纤维的芯吸高度、吸水倍率和输水速率3个指标,并用SEM观察纤维形貌特征与表面结构。实验表明:取向纤维的芯吸高度明显高于非取向纤维,且随着转速的提高逐渐增大,当转速为1305r/min时,芯吸高度为15.7cm(15min);取向纤维的吸水倍率均小于非取向纤维,但总重量都可达到纤维自身重量的10倍(15min);取向纤维的输水速率均小于非取向纤维,输水量都小于9g(15min);纤维直径随着转速的提高有逐渐减小的趋势。

熔体微分静电纺丝法制备PP微孔纤维及亲水实验

分别使用三种不同成孔剂（纳米CaCO3、固体石蜡、混合无机盐）和亲水剂（亚雷森7008）与聚丙烯（PP）熔融共混，通过自制熔体微分静电纺丝装置制备PP复合纤维，再利用后整理方法除去三种成孔剂，得到亲水型PP微孔纤维。结果表明，熔体微分静电纺丝法可以成功制备三种不同共混体系的复合纤维，纤维直径分别集中在5～6μm（纳米CaCO3），2～3μm（混合无机盐）和1—2μm（石蜡），明显小于纯PP纤维；利用后处理方法均得到具有不同表面粗糙度并带有微孔结构的复合纤维；水分子沿纤维的水平输送与竖直输送过程是相互制约的。

熔体微分静电纺丝法制备聚丙烯共混超细亲水纤维

利用自制熔体微分静电纺丝装置,将聚丙烯（PP）与3种亲水改性剂——纳米碳酸钙、十二烷基苯磺酸钠和亚雷森7008进行共混,成功制备了PP共混超细亲水纤维,并对纤维的亲水性能进行测试。结果表明：制备的纤维的直径主要集中在2-6μm,有效产量约为9g/h;亚雷森7008的亲水改性效果最好,当亚雷森7008质量分数为5%时,单位质量共混纤维的吸水率为1269%,输水速率为3.48g/（min·g）;随着改性剂含量的增加,纤维直径先增大后减小,芯吸高度增加,亲水改性效果更好。

聚乳酸的熔体微分静电纺丝

提出气流辅助熔体微分静电纺丝方法和装置,电纺得到纳米级的聚乳酸纤维(PLA)。利用正交实验测试了纺丝过程中的主要工艺参数——风温、风速、电压、聚乙二醇(PEG)含量对纤维直径和标准差的影响。实验结果表明:PEG含量对纤维直径有最显著的影响,其次为电压、风温和风速。而对纤维标准差影响由大到小分别是风速、风温、PEG含量和电压。

熔体微分静电纺聚乳酸超细纤维膜热压增强工艺及性能研究

可降解材料高强透气纤维膜在食品、药品包装等领域需求迫切。为了解决这一问题,提出了一种聚乳酸包装膜制备技术。采用单因素实验探究了热压温度、压力和时间对熔体微分电纺聚乳酸微纳米纤维膜拉伸强度和断裂伸长率的影响;使用Design-Expert 11软件设计实验并对实验结果进行分析,利用响应面法优化纤维膜热压工艺参数,并对得到的最佳值进行了实验验证。结果表明:经响应面法优化后的最佳热压工艺参数为热压温度40℃、热压压力4 MPa、热压时间6 s,此条件处理后的聚乳酸纤维热压膜单向平均拉伸强度为27.613 MPa,相较未处理纤维膜拉伸强度提升149.89%,与预测值的相对误差为0.684%,证明拟合效果良好。热压处理可有效增强熔体微分电纺聚乳酸纤维膜的拉伸强度,提高聚乳酸纤维膜产品在包装领域的应用潜力。

熔体微分静电纺PLA滤膜过滤性能及矿下应用性能分析

分析了电晕驻极和克重对熔体微分静电纺PLA微纳纤维滤膜的稳态过滤性能和矿下应用性能的影响。结果表明,电晕驻极能够有效提升熔体微分静电纺PLA微纳纤维滤膜的过滤效率,当克重为40~80 g/m^(2)时,过滤效率均在96%以上,阻力增幅平缓,均低于市售矿用防尘滤膜,品质因子均高于市售矿用防尘滤膜。矿下实验表明,与市售矿用防尘滤膜相比,电晕驻极后的PLA电纺滤膜可过滤的粉尘的平均粒径降低了约46%;同时,粉尘留存性能均得到大幅提高。矿下实验表明,克重为40~80 g/m^(2)的PLA电纺滤膜可作为矿下防护面罩的高效低阻滤膜层。为熔体微分静电纺纤维滤膜在煤矿粉尘防治领域提供了理论基础。

熔体微分静电纺丝聚丙烯纤维的吸油性能研究

利用自制熔体微分静电纺丝装置制备不同纺丝温度条件的聚丙烯纤维。获得纤维的平均直径为810 nm,单个喷头产量达13 g/h;电纺纤维接触角分布在140°~150°,对比数据发现接触角与纤维直径无明显关系;聚丙烯纤维棉相对机油的最大初始吸油率、吸油倍率和保油率分别为235、158和62 g/g。初步探究吸油机理表明,吸油倍率随纤维直径的减小、孔隙率的增加、油品黏度的增加有增大的趋势,纤维样本重复吸/放油7次后,其吸油倍率为原来的59%~78%。

无针静电纺丝技术工业化进展

简单介绍了无针静电纺丝基本原理、工艺特点及研究进展;概述了无针静电纺丝装置的基本类型,根据射流激发形式不同,无针喷头可分为旋转喷头和静止喷头两大类;重点介绍了近年来逐步发展起来的工业化无针静电纺丝技术及装备,比如纳米蜘蛛技术、气泡静电纺丝技术、狭缝表面静电纺丝技术、熔体微分静电纺丝技术;其中,熔体微分静电纺丝不使用溶剂,是一种绿色制造技术,而且不存在溶剂挥发,生产效率高,对于实现工业化连续生产超细纤维具有很大潜力。对未来无针静电纺丝工业化生产的研究重点提出了个人的见解,对于无针静电纺丝技术,射流原理、纺丝过程控制方法和纺丝工艺参数的优化还需更深入研究,同时工业化生产系统要综合考虑到成本、效率、质量和安全等问题。

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。

基于超临界CO_2制备熔体微分静电纺聚丙烯纤维

通过密封的压力容器将聚丙烯(PP)和超临界CO_2混合,形成气固均相体系,采用熔体微分静电纺丝法制备PP和超临界CO_2均相体系纤维;研究超临界CO_2昆合以及混合后形成的均相体系进行升温处理对制备纤维的影响。结果表明,纯PP、PP和超临界CO_2混合后形成的均相体系以及对均相体系升温处理后,制备的纤维平均直径分别为12.8、8.02、5.08μm;PP和超临界CO_2混合后,聚合物的黏度得到降低;PP和超临界CO_2混合后,制备的纤维结晶度得到降低。

石蜡在熔体微分静电纺聚丙烯纤维中的作用研究

随着静电纺丝技术的发展,熔体静电纺丝因其环境友好、产量高而受到越来越多的关注,但是纤维直径过粗使其发展受到了限制。为了提高纤维细度、降低纤维摆幅,研究者通过添加不同含量的石蜡对聚丙烯(PP)进行改性,研究石蜡对聚丙烯熔体微分静电纺的纤维直径和纤维下落摆幅的影响。实验表明:石蜡作为添加剂,能够有效降低聚丙烯熔体的黏度,使得纤维的平均直径从4.48μm降到1.76μm;添加20%石蜡的聚丙烯熔体微分静电纺射流和纯聚丙烯熔体射流相比摆动半径从12.90mm降到2.63mm。

针片辊式溶液微分电纺批量制备PVA纤维研究

为实现批量制备性能优异的纤维膜,设计了一种针片辊式微分静电纺丝装置,以聚乙烯醇(PVA)静电纺丝为例,讨论了PVA溶液浓度和针片间距对纤维直径分布和纤维产能的影响。研究结果表明:随着PVA溶液浓度的增大(8%～11%,wt,质量分数),纤维平均直径越粗,直径分布范围也越大;针片间距主要影响针片尖端的电场强度分布,随着针片间距的增大,针片间电场强度分布更加均匀,当针片间距为10mm条件下,各个针片尖端的电场强度分布均匀性明显改善,制备的纤维膜直径分布范围较小,PVA溶液浓度为8%(wt,质量分数)条件下的纤维直径为(161±67)nm;纤维膜产量随PVA溶液浓度的增大逐渐升高,针片间距10mm,PVA溶液浓度为11%(wt,质量分数)条件下,获得最高的纺丝产能为12.8g/h。

熔体微分电纺聚丙烯复合纤维的工艺及成孔性研究

利用自制熔体微分静电纺丝装置探索聚丙烯(PP)分别与纳米碳酸钙(Ca CO3)、固体石蜡、混合无机盐3种不同共混体系的熔体电纺复合纤维的纺丝工艺,并利用后处理方法除去上述3种成孔剂,得到了表面粗糙并带有微孔的PP纤维。试验表明:在一定条件下,3种复合纤维均可由熔体微分电纺法制备,纤维平均直径分别为8.22、8.67和6.08μm,均小于纯PP纤维的12.10μm,纤维直径不随熔融指数增大而减小;气流辅助可以增加泰勒锥根数,当泰勒锥根数达到一定程度时,有助于射流的稳定和纤维的细化。3种复合纤维均可由后处理方法得到表面粗糙并带有微孔的结构:除去Ca CO3的纤维微孔大小不一,分布不均;除去固体石蜡的纤维表面粗糙,有条状和块状凹痕;除去无机盐的纤维微孔相对较小,分布较均匀。与纯PP纤维相比,3种复合纤维的直径更细,表面更粗糙,可以起到增强材料的亲水性(或疏水性)的作用。

熔体微分电纺PLA/ATBC空气滤膜的制备及性能

为了获得高效低阻、绿色环保的空气滤膜,采用熔体微分静电纺丝技术制备聚乳酸(PLA)/乙酰柠檬酸三丁酯(ATBC)(PLA/ATBC)空气滤膜,通过加入增塑剂ATBC改善熔体流动性,制得直径均匀的纳米纤维,并重点研究了空气过滤性能。研究结果表明:随着ATBC用量的增加,纤维膜结构由松散趋于紧实,纤维直径呈先减小后小幅度增加的趋势;ATBC用量为10%(wt,质量分数)条件下,纤维平均直径为0.42μm,制得的PLA/ATBC空气滤膜对粒径大于等于0.3μm的颗粒的稳态过滤效率最高达99.95%,过滤阻力为195.2Pa,具有较好的应用前景。

简讯

北京化工大学创新性地研发出了一款可让病毒“迷路”的纳米纤维材料北京化工大学教授谭晶带领团队更是创新性地研发出了一款可让病毒“迷路”的纳米纤维材料。谭晶介绍,该材料采用“零溶剂”熔体微分静电纺丝技术制作,这种高压静电力可通过静电微分和“拔河效应”,将聚合物溶体均匀分割成多股流,最终可获得不同形态结构的纤维膜,形成错综复杂的微孔通道,病毒通过时就会像走“迷宫”一样被拦截,而且这种口罩经酒精消毒或水洗后其阻隔病毒的功能不会大幅度衰减,可满足重复使用要求。