静电纺取向纳米纤维束及纳米纤维纱线的研究进展

到目前为止,大多数静电纺纳米纤维是以无纺布的形式收集到的,由于其杂乱无章的结构以及较低的力学性能严重束缚了纳米纤维的应用。为了拓展纳米纤维的应用领域,很多学者开始研究取向纳米纤维束以及纳米纤维纱线的制备方法。本文介绍了取向纳米纤维束以及纳米纤维纱线的研究进展,特别阐述了各种加工方法的优缺点,并且对纳米纤维纱线的发展前景进行了展望。

静电纺制备纳米纤维纱方法的研究综述

概述了通过静电纺丝制备连续纳米纤维纱线的方法,并对其原理和研究情况进行了阐述与总结,这些方法大多数存在纺丝时间短、可操作性较差、纱线连续卷绕性不够等问题,只有水浴法较为成熟,基本可以实现长时间连续纺丝卷绕,获得纳米纤维长丝纱。

PAN/SWCNTs复合纳米纤维纱线的制备及其性能

采用改进的静电纺丝装置,分别制备了纯聚丙烯腈(PAN)纳米纤维纱线和不同单壁碳纳米管(SWCNTs)质量分数的PAN/SWCNTs复合纳米纤维纱线.利用扫描电子显微镜、透射电子显微镜、傅里叶红外-拉曼光谱仪和X射线多晶衍射仪分别对复合纳米纤维纱线进行了形貌和直径表征、分子结构分析、结晶结构分析,并测试了不同SWCNTs质量分数对复合纳米纤维纱线力学性能的影响.结果表明:不同SWCNTs质量分数的PAN/SWCNTs复合纳米纤维纱线均具有良好的形态且沿着纱线轴向有序排列;随着SWCNTs质量分数的增加,纱线和纤维的直径均呈现减小的趋势,并且纤维中的串珠增多;碳纳米管沿纤维轴向均匀分布;碳纳米管的加入没有产生新的特征峰,但PAN的峰值有所减弱或增强;碳纳米管的加入改变了PAN的结晶性能;当SWCNTs质量分数为5%时,复合纳米纤维纱线的拉伸强度达到最高值为24.25 MPa.

静电纺制备定向纳米纤维集合体的研究现状

静电纺制备的纳米纤维集合体,多为无序排列结构。由于其力学性能较差且呈各向同性,限制了其在细胞定向培养及光电子器件等诸多方面的应用,因此很多学者开始关注定向纳米纤维的制备。文中从静电纺定向纳米纤维集合体的形态的角度,系统地介绍了定向纳米纤维膜、定向纳米纤维束和纱线及定向纳米纤维包覆纱等不同形态的定向纳米纤维集合体的制备方法及应用领域,有助于从纤维形态方面理解静电纺定向纳米纤维,为今后优化制备定向程度更高、形态更具使用价值的纳米纤维提供参考。

静电纺丝——从无规纳米纤维膜到取向连续长纱

静电纺丝是通过对聚合物溶液或熔体施加外电场制造纳米纤维的有效方法。电纺过程中,在静电力作用下聚合物射流快速鞭动,形成的纳米纤维无规堆砌,得到无纺布状的无规纳米纤维膜。这种纳米纤维膜具有极大的比表面积,已用于超高效过滤,在创伤修复、组织工程、水处理等领域有广泛的应用前景。为了进一步拓展纳米纤维在纤维工业、纺织品、微制造等领域的应用,电纺纳米纤维的取向和连续长纱的制备研究受到科学家的重视,文献报道了多种纳米纤维取向方法。本文分析了纳米纤维膜无规堆砌结构的形成机理,总结了纳米纤维取向研究和连续长纱制备研究进展,特别介绍了基于静电作用分析提出的共轭电纺方法,讨论了取向纳米纤维的应用以及纳米纤维未来的研究方向。