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优化工艺参数对纳米纤维形态的影响

时间:2023-06-23 理论教育 版权反馈
【摘要】:在高速离心纺丝制备纳米纤维的方法中,由于纺丝材料的特性和多种实验因素对制备过程存在影响,这些影响会导致最终制备的纳米纤维质量的下降,也会影响纳米纤维在工业上的实际应用。目前,研究者已经开始对影响纳米纤维质量的因素展开研究,并取得一定的进展。这些参数相互作用,影响纤维形成的同时还影响纤维的形貌特征。除了纺丝溶液参数与加工工艺参数外,纳米纤维的制备环境也将影响整个纺丝过程。

优化工艺参数对纳米纤维形态的影响

高速离心纺丝制备纳米纤维的方法中,由于纺丝材料的特性和多种实验因素对制备过程存在影响,这些影响会导致最终制备的纳米纤维质量的下降,也会影响纳米纤维在工业上的实际应用。目前,研究者已经开始对影响纳米纤维质量的因素展开研究,并取得一定的进展。本章也将从实验操作条件和纺丝溶液性质两个方面,重点阐述这些因素对纤维形貌和直径的影响,并对这些因素进行优化,为更准确地把握高速旋转纺丝的规律、更好地指导实际生产打下基础,也为制备品质更加优良的纳米纤维寻找合适的工艺参数。

高速离心纺丝法操作过程简单,但是其背后所涉及的原理相当复杂。第一,高速离心纺丝法的制备过程除涉及流体力学的知识还有对纺丝材料自身特性参数的分析。这些参数相互作用,影响纤维形成的同时还影响纤维的形貌特征。第二,除了以上的因素外,一些实验过程中的因素也会影响纤维的形貌特征,比如旋转速度、喷丝头直径、收集距离等。在高速旋转纺丝法中,对纳米纤维形貌和直径会产生影响的因素可以分为两类:一类是实验的操作条件,例如电动机转速、喷嘴的直径和方向以及收集距离等;另一类是纺丝溶液的自身特性,例如纺丝溶液的表面张力、纺丝溶液的浓度、溶剂的蒸发速率等。在制备纳米纤维时,应考虑几个重要的作用力,即表面张力、离心力以及黏滞力。纺丝溶液主要在这三种力的作用下形成泰勒锥,随后喷射完成射流。表面张力会使溶液的表面能减少,黏滞力使得溶液具有一定的延展性,确保纳米纤维不会断裂。除了纺丝溶液参数与加工工艺参数外,纳米纤维的制备环境也将影响整个纺丝过程。此外,一些其他的因素也应被考虑,如纺丝溶液的密度、频率扰动和溶剂蒸气压力,但是这些因素对纤维直径和形貌的影响是微弱的。(www.xing528.com)

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