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无针头式静电纺丝方法与工艺研究

作　者: 孙晓霞
导　师: 王新厚
学　校: 东华大学
专　业: 纺织工程
关键词: 静电纺丝规模化泰勒锥纳米纤维 PEO 正交试验无针头式
分类号: TQ340.6
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要

纳米纤维严格意义上是指纤维直径小于100nm的超微细纤维。它具有比表面积大、孔隙率高等特点,因而可广泛的应用于高效过滤材料、生物材料、高精密仪器、防护材料、纳米复合材料等领域。静电纺丝是目前制备纳米纤维最重要、最有效的方法。静电纺丝技术方便,灵活,简单,环境污染小,因此受到人们的广泛关注。然而,传统的静电纺丝方法的产量低。单针头的静电纺丝装置,其生产率只能达到0.1-1g/h,导致生产成本过高,对其产业化,规模化,以及纳米纤维材料的广泛应用都造成了巨大的障碍。近几年,各国专家和研究人员都在对此问题进行研究,先后提出了多针头、无喷头的静电纺丝装置。虽然其生产率有了一定程度的提高,但仍存在很多的不足,有待进一步的研究。本文以一种本课题组发明的新型无喷头静电纺丝装置—溅射式无喷头静电纺丝装置为基础,进一步研究了该装置的纺丝工艺及适用于该装置的泰勒锥理论。论文第一章概述了目前静电纺丝工艺、装置和理论的国内外研究现状。第二章借鉴传统的静电纺丝过程中泰勒锥理论以及A.L.Yarin的泰勒锥理论,并结合本文装置特殊的产生射流的方式特点,得到本装置临界泰勒锥的半角角度,并研究了各工艺参数：电压、溶液浓度、接收距离对泰勒锥角度的影响,进而得出稳定射流的工艺指导。第三章以水溶性聚氧化乙烯(PEO)为实验原料,在本课题组前期研究的基础上,利用正交试验方法,进一步系统研究了溅射式无喷头静电纺丝工艺参数(电压、接收距离)、溶液性质(浓度)对所纺纳米纤维细度的影响规律。第四章,总结分析了溅射式规模化静电纺丝装置的优缺点,并在此基础上设计了一种新型的规模化静电纺丝装置,并以水溶性聚氧化乙烯(PEO)为实验原料进行了试纺,初步验证了该方法的可纺性。第五章,总结全文,得到了相关的结论。

全文目录

摘要  5-7
ABSTRACT  7-10
第一章绪论  10-18
  1.1 静电纺丝国内外研究现状  10-17
  1.2 本课题主要研究内容  17-18
第二章无针头溅射式规模化静电纺PEO泰勒锥的研究  18-32
  2.1 传统静电纺丝过程液滴的泰勒锥理论  18-19
  2.2 A.L.Yarin的静电纺丝过程的泰勒锥理论  19-24
  2.3 无针头溅射式规模化静电纺PEO的泰勒锥  24-30
  2.4 本章小结  30-32
第三章无针头溅射式规模化静电纺PEO的工艺优化  32-44
  3.1 不考虑交互作用的正交试验  32-38
  3.2 考虑交互作用的正交试验  38-43
  3.3 本章小结  43-44
第四章无针头分布式静电纺丝装置  44-53
  4.1 无针头溅射式规模化静电纺丝装置的综述  44-47
  4.2 无针头分布式静电纺丝装置  47-50
  4.3 实验  50-51
  4.4 实验结果分析  51-52
  4.5 本章总结  52-53
第五章结论  53-55
参考文献  55-59
致谢  59-60
硕士期间发表的论文  60

无针头式静电纺丝方法与工艺研究

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