影响PA6静电纺丝的因素

影响PA6静电纺丝的因素：

溶剂甲酸

浓度不同所需要的电场力也不同,浓度越高,所需要的电场力越大,所需施加的临界电压值也越大,以克服表面张力而达到喷出纤维的目的。

电压影响

当电场足够强时,电场力就克服表面张力使其与电场力达到平衡的临界状态,在喷丝头顶部的聚合物溶液微滴成为锥状,同时形成纤维喷出。超过临界电压时,微滴的锥状体变小,喷射更有力,所得纤维的直径有所变化。当电压值从8kV增加到12kv时,纤维的平均直径明显变小。但当电压达到15kV后,再增加电压纤维平均直径没有太大变化,且在实验中还发现,电压过大时,有静电火花产生,因此,宜选择电压值为15kV。

距离的影响

TCD对纤维平均直径的影响与电压对纤维平均直径的影响有类似的结果。当TCD超过5Cm 时,纤维平均直径有所变小,TCD大于10cm后,纤维的平均直径变化不大。但当TCD大于25。m时,收集板就难以收集到纤维。这可能是因为TCD超过一定范围后,电场的强度减弱,喷射出的纤维失去了电场的控制所致。另外,在纺丝过程中发现,较近的纺丝距离容易使纺丝液的微滴喷到收集板上。因此,宜选择TCD值为20cm.

结论：

溶液浓度是影响PA6溶液静电纺丝的主要因素。溶液浓度过小,喷出微小的液滴,得不到连续的纤维,浓度过大,在所施加的电场力范围内,也难得到纤维或得到的纤维直径过大。较低浓度纺丝时,有纺锤状纤维产生,随溶液浓度提高,纺锤状纤维消失。在一定条件下,当PA6质量分数为5%一n%时,可得到直径小于100nm的纤维。不同浓度对应不同的临界电压值,浓度高临界电压值就高;在电压和纺丝距离较小时,纤维直径较大。

最佳纺丝条件：PA6溶液质量分数为8%、电压值为15kV、TCD值为20。m为PA6静

电纺丝的最佳工艺条件。

稀土PA6电纺的影响因素

用盐酸加甲酸为溶剂

固定溶液浓度为16 % ，溶剂总体积为8 0m l ，络合比为0. 1。静电参数中，外加电压为

17 k v，泵速度为0 .0 4 mm / mi n ，摆动速度为10 . 0 0c m / m i n 。调整溶剂配比，盐酸与甲酸比为

1 :3 、1: 4 、1: 5 、1: 6 。

随着溶剂比减小，盐酸含量减少，纤维的直径逐渐变大。

不同浓度对PA6/Gd的影响

固定溶剂比为1 :3 ,溶剂总体积为8 0m l ，络合比为0. 1 。静电参数中，外加电压为17 kv ，

泵速度为0. 04 m m / mi n ，摆动速度为 1 0. 0 0c m / m i n 。改变溶液浓度，自制PA 6 浓度变化为4% 、6 %、8 % 、1 0 % ，切片PA 6 浓度变化为12 % 、1 4 % 、16 % 。

在一定能范围内，随着溶液浓度的增加，纤维的直径呈现出增大的趋势，并且均一化

程度降低。但是，并不是越低的溶液浓度越有利于静电纺丝，当溶液浓度过低时，溶液可纺性较差。

由此，在络合比对比过程中，使用12 % 作为络合比对比中浓度参数

对于PA 6 切片，浓度12 % ，络合比0 .1 ，溶剂配比为1: 3 的溶液比较适合静电纺丝，而且随着络合比的增加，

电压：17KV 浓度：12% 配合物：10% 盐酸：甲酸=1:3 80ml 泵速：0.04

电压对纺丝的影响：

纺丝电压的增加，静电纺产品的形态经历了从珠状物—含珠状物的纤维—纤维的变化过程，但纺丝电压的进一步增加将影响喷丝头尖端锥体的稳定性，再次导致珠状物的产生

纺丝流量的影响：

纺丝流量的增加，导致了纺丝电流的增加，射流的表面电荷密度和体电荷密度减小，还影响纤维直径大小。

纺丝距离：

采用实时拉曼光谱对射流进行测定，讨论了纺丝距离对纺丝液性能的影响。他发现当纺丝距离为1cm 时，纺丝液的浓度并没有发生显著的改变。随着纺丝距离的增加，溶剂的挥发，溶液的浓度、分子缠绕的数量、拉伸粘度将会增加，从而导致纺丝液粘弹性的改变

随着纺丝距离的增加，引起了电场强度的减小，从而导致射流体电荷密度的减小

纺丝距离较小时，纤维中容易产生珠状物

大气环境：

大气压和溶剂的挥发速率正相关，气压越大，溶剂挥发越快。Mckee 等人发现，气压的增加导致了溶剂的迅速挥发，高聚物溶液容易堵塞喷丝头，使得静电纺丝难以进行

分子量对静电纺丝的影响

当对低分子量的溶液进行静电纺丝时，由表面张力引起的毛细破裂使得纺丝射流只能形成细小的液滴（俗称电雾化），而对于高聚物溶液而言，毛细破裂的过程发生了根本的变化：液滴之间相互连接，而不是快速的分裂。

溶剂导电性影响

随着溶剂导电性的增加，纺丝电流将会增加，表面静电荷密度和体电荷密度增加，纤

维的直径明显下降。在纺丝液浓度一定的条件下，较低的电导率容易产生珠状物，而较高的介电常数将会产生较均匀的纤维，这是由于具有较高电导率的射流受到了电场力的充分拉伸所致。

溶剂挥发性

溶剂的挥发速度太快，容易导致喷丝头的堵塞。溶剂的挥发对纤维的直径和形态也会产生影响。当溶剂的挥发速度较慢时，射流将会受到充分拉伸，形成的纤维直径较小。但在丝带状纤维的形成过程中，溶剂的挥发速度并没有起到明显的作用

添加物

在纺丝液中添加无机盐和表面活性剂可以改变溶液的导电性能和表面张力。当前对添加无机盐的研究相对较多，研究表明：在高聚物中添加无机盐类，纺丝液的电导率增加，溶液的流量增加，射流的长度减小，射流表面的净电荷密度增加，纺丝更加顺利，生成的纤维直径较粗且比较均匀。

溶液参数

随着溶液浓度的增加，溶液的表面张力、电导率将会下降，粘度增加，射流的表面电荷密度和体电荷密度减小，纺丝电流增加，而纺丝液的流量将会变小

结论

静电纺丝参数对静电纺丝过程的影响包括两个方面：一方面影响喷丝头尖端流出的高聚

物的质量，影响参数包括：高聚物的浓度、纺丝电压、溶液的流量等；另一方面影响

电场力，这些参数是溶剂的电导率、纺丝距离等。而纺丝电压对二者都有影响。所以，

当影响高聚物质量的参数起主导作用时，较细的纤维可以在较低的高聚物浓度、流量

和纺丝电压的条件下得到；当影响电场力的参数占主流时，较小的纤维直径可以在较

高的电导率和纺丝电压下得到。并不是每个参数在控制纤维的形态方面都是最

基本的参数，高聚物的浓度、分子量和溶剂的导电性、挥发性对纤维形态的控制起着

重要的影响，而纺丝电压、溶液的流量对纤维形态的影响相对较小。因此，正确理

解各参数的作用及相互之间的关系显得十分必要。

PA6/Ag纺丝条件

电压：15KV 溶液质量分数：12% Ag添加量：0.2% 接受距离：12cm

PA6 静电纺丝工艺条件的优化结果：PA6 质量分数22%，纺丝电压15kV，喷丝头尖端与接收屏的水平距离（C-SD）15cm，流速0.04ml/h。