批量化制备纳米纤维静电纺丝设备研究进展
2021-10-31唐海洲曾佳琪郝栋连
合成纤维工业 2021年5期
唐海洲,洪 洁,曾佳琪,郝栋连,毛 雪,张 坤
(西安工程大学 纺织科学与工程学院,陕西 西安 710048)
纳米纤维由于具有较大长径比、比表面积等特性,在生物医学、水资源过滤、军事科技等有着巨大的潜力。目前,制备纳米纤维的方法有海岛法、闪蒸法、熔喷法、相分离法[1-3]和静电纺丝法等[4-6],其中静电纺丝法是利用电场力的作用将纤维拉伸细化,然后在接收装置收集形成聚合物纳米纤维的方法[7]。静电纺丝法具有设备集成简单、成本较低、可纺原料广泛、结构易于调控等优点,在近几年发展迅速,被广泛运用于制备有机、无机、有机/无机复合纳米纤维材料[8]。
通常制备纳米纤维的静电纺丝设备由灌注系统、喷射装置和接收装置构成,喷射装置为单针头或双针头,其产量较低,一般在0.1~1.0 g/h[9],限制了其实际应用,因此批量化制备纳米纤维成为纳米材料产业化面临的极大挑战之一[10]。为此,研究者们开展了大量工作,他们发现最简单的能实现批量化制备纳米纤维的方法就是从静电纺丝设备入手对喷射装置和纤维接收装置进行改进,接收装置因改进较为单一,通过增大接收面积即可实现,所以主要还是从喷射装置入手。喷射装置的改进分为多针头和无针头两大类,作者详细阐述了这两类喷射装置批量制备纳米纤维的原理、结构、特点,并对比了不同喷射装置的优缺点。
1 多针头多射流静电纺丝法
多针头多射流法是在单针头静电纺丝的基础上通过增加一定数量的针头,让其按照一定的布局排列,使产生的泰勒锥成倍增加来实现批量化制造的一种成纤手段[11-12]。……
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