静电纺丝取向纤维的制备及其微结构.pdf

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1、静电纺丝取向纤维的制备及其微结构《上海塑料》201i年第4期(总第156期)静电纺丝取向纤维的制备及其微结构刘双FEl，梁艳艳，周大地，郑国强，刘春太(郑州大学材料科学与工程学院，河南郑州450001)摘要静电纺丝是一种简单、快捷的生产亚微米、纳米纤维的新技术。通过静电纺丝制备的取向纳米纤维在电学、磁学以及光学等方面具备独特的的物理性质，在国内外引起了广泛的关注。综述了近年采用静电纺丝技术制备取向纳米纤维的研究进展，同时概括目前得到的纳米纤维的取向结构。关键词静电纺丝；取向；结构；纤维中图分类号：TQ320．66文献标识码：A文章编号：1009—5993(2011)

2、04—0006—06L，Shuang-yang，LIANGYan—yan，ZHOUDa-di，ZHENGGuo—qiang，LIUChun-tai(SchoolofMaterialsScienceandEngineering，ZhengzhouUniversity，Zhengzhou450001，China)Abstract：Electrospiningisanewandversatiletechnology，whichcanproducepolymericsubmicronandnanometerfibers．Ithasbeenattractedmoreatten

3、tion，becausetheorientedfiberspreparedbyelectros—piningpossessesuniquephysicalproperties，suchaselectricity，magnetism，photologyandSOon．Inthispaper，thedevelopmentofalignedelectrospiningfibersandtheirstructurewerereviewed．Keywords：e1ectrospinning；aligned；structure；fibers电喷射细流。喷射细流经过拉伸延长，并做

4、不稳定0前言运动，产生鞭动和分裂，最后随着溶剂的挥发而凝1934至1944年间，Formhals利用静电力制备固后便得到静电纺丝纤维。了聚合物纤维，并将该技术称为静电纺丝，同时申目前静电纺丝技术已经成为制备超细纤维和请了一系列的专利口]。然而，自1981年以来，尤其纳米纤维的重要方法。静电纺丝所得的纳米纤维是近lO年来，人们才对静电纺丝技术进行了比较与相应的材料相比，表现出几种惊人的特性，例如：系统的理论和实验研究。一般认为，在外加电场非常大的比表面积(其比表面积是微米纤维的103中，静电纺丝的液流表面聚集电荷，电荷之间的排倍)，柔性以及超强的力学行为(如硬度和抗张

5、强斥力与表面张力抗衡，随着电场强度增加，在半球度)，这些优异的特性使纳米纤维广泛应用于生物状的液滴表面将形成倒三角锥。在临界场强的作医学、光电材料、过滤技术等各个领域[2r1o]。用下，表面电荷的排斥力将与表面张力平衡，此时1取向纳米纤维的制备的倒锥称为泰勒锥。当电场超过此临界值，电荷间的排斥力将克服表面张力在泰勒锥的顶端形成带传统的静电纺丝设备，如图1所示。静电纺丝得到的超细纤维都是以无纺布的形式存在的。这在一定程度上限制了它的应用范围。因此，越来越收藕日期：2011-11-29多的学者开始着重研究如何得到取向分布的连续作者简介：刘双阳(1987一)，女，在读硕士

6、研究生，主要从事聚烯烃静电纺丝研究。的单根超细纤维。然而，由于静电纺丝过程中聚合一6一静电纺丝取向纤维的制备及其微结构《上海塑料》2011年第4期(总第156期)1．1．3附加电场收集器中，收集器是两片导电硅板，它们之间相互平行，相LiDan等_1报导了一种简单有效的方法来制隔一定距离形成槽。图4(b)是针头与收集器之间备平行取向纳米纤维。在常规的收集器上凿开一的区域内通过理论计算的电场强度向量，箭头表示个槽，在附加电场的作用下，纳米纤维横跨槽的两静电场的电力线方向。图4(c)为收集槽上荷电纳边形成平行取向排列。这种做法还可以很方便地米纤维所受静电力的力学分析。静电

7、力(F)是由将制得的纳米纤维转移到其它基底上以作它用，如电场以及纳米纤维上的正电荷与两个接地的极板图4所示。图4(a)为所用静电纺丝的示意图。其上所带负电荷之间的库仑相互作用而产生的。图4(a)．(b)，(c)附加电场收集装置示意图，(d)。(e)PVP静电纺丝纳米纤维扫描电镜照片rl3]Fig．4Schematicsetupforcollectorconsistingoftwopiecesofelectricallyconductivesubstratesseparatedbyagapwhosewidthcouldbevariedfromhundredsofm