影响PA6静电纺丝的因素
静电纺丝---张讲解
浓度(粘度)↑
表面张力↑ 导电性↑ 过程控制参数 电压↑
纤维直径上升(粘度过低,得到的是微球;粘度过高,则得不到连续纤维)
纤维直径上升,生成串珠结构增加 纤维直径下降,但纤维直径分布变宽 纤维直径先下降,然后上升 纤维直径上升(但如果流速过大,生成串珠结构纤维) 纤维直径下降(接收距离过近,溶剂挥发不完全,纤维扁平或溶并) 纤维直径降低 在纤维表面形成多孔结构 加快溶剂挥发,可能形成多孔纤维,同时使纤维直径上升
并列式针头
4)多针头
在并列式针头装置的基础上, 进一步增大针头间的距离就发展为 多可针头体系,针头数量从2个到 十几个不等,也称为平行电纺。
多针头纺丝体系
接收装置 接收装置用于收集电纺纤维,常规接受装置主要包括平板、 滚筒、间隔收集装置、转盘、金属丝鼓、凝固浴等; 根据电纺丝过程中喷丝头及接收装置之间是否存在相对 运动,又可分为静态接收和动态接收两种接收方式。
环形电极辅助接收装置
静电纺的分类:
根据电纺时纺丝液体系是溶液状态还是熔融状态,可以分为溶液静电纺和熔融 静电纺。 溶液静电纺技术的未来蕴含着无限可能,但是也有一些自身难以克服的缺点: 1、电纺体系中只有10%左右为聚合物,纺丝效率低; 2、某些电纺体系需在强腐蚀性或高剧毒性溶剂中进行; 3、有机溶剂成本高、不易回收,易造成环境污染等。 以上缺点均限制了溶液纺丝的进一步工业化应用,一个可能的解决方法就是熔体 静电纺丝。 熔体静电纺丝具有溶液静电纺丝无法比拟的优点: 1、不需要有机溶剂,成本低、生产效率高; 2、适用于一些室温下没有合适溶剂的聚合物,如PP、PE等; 3、对熔体电纺建模,有助于更加深入了解电纺机理; 4、如能与现有的熔喷装置相结合,则有很强的工业化应用前景。 同时也存在一定的问题: 1、聚合物熔体粘度高、导电性差,需要较高的电场强度,易发生电场击穿的危险。 2、制备的纤维多在微米级别; 3、装置复杂,需附加高温加热装置,易和高压装置发生静电干扰。
静电纺丝技术的影响因素及应用研究综述
静电纺丝技术的影响因素及应用研究综述静电纺丝技术是一种利用高电压将高聚物溶液或熔体喷射到地面或异极上,使高分子物质在电场作用下形成纤维的工艺方法。
这种技术可以制备直径几百纳米的纤维,因此被广泛应用于纺织、过滤、医药、环保等领域。
静电纺丝技术的影响因素包括原料性质、纺丝工艺参数、环境因素等,这些因素对纤维的形貌、尺寸和性能都有显著影响。
本文将对静电纺丝技术的影响因素及应用研究进行综述,以期为相关领域的研究提供参考。
一、影响因素1. 原料性质原料的性质对静电纺丝的纤维形貌和性能有重要影响。
一般来说,溶液浓度、表面张力、导电性等因素都会影响纤维的形态和尺寸。
溶液浓度过高会使得纤维变粗,而表面张力过大则会导致纤维断裂。
在静电纺丝工艺中,需要对原料进行适当的处理和选择,以满足所需的纤维性能要求。
2. 纺丝工艺参数静电纺丝的工艺参数包括电压、流量、喷射距离等,这些参数会直接影响纤维的形貌和尺寸。
一般来说,电压越高,纤维的直径越小,喷射距离越远则会使纤维变粗。
在静电纺丝过程中,需要对工艺参数进行合理调节,以获得所需的纤维形态和尺寸。
3. 环境因素静电纺丝的环境因素对纤维的形态和性能也有一定影响。
温度和湿度会影响纤维的拉伸性能和断裂强度。
在制备纳米纤维时,一般需要在相对较干燥的环境中进行,以减少纤维的断裂和变形。
二、应用研究1. 纺织应用静电纺丝技术可以制备直径几百纳米的纤维,因此在纺织领域有广泛应用。
利用静电纺丝技术可以制备纳米纤维布料,具有较好的透气性和过滤性能,可以用于防护服、口罩等领域。
2. 医药应用3. 环保应用静电纺丝技术可以制备高效过滤材料,具有较好的分离效果和稳定性,可用于环境污染物的捕捉和分离。
利用静电纺丝技术可以制备纳米纤维滤膜,具有较高的比表面积和孔隙率,可用于废水处理、空气净化等领域。
静电纺丝技术是一种重要的纳米材料制备方法,具有广泛的应用前景。
在静电纺丝技术的研究和应用中,需要重点关注原料性质、工艺参数和环境因素对纤维的影响,以提高纤维的形态和性能。
影响静电纺丝机生产的主要因素有哪些
影响静电纺丝机生产的主要因素有哪些?
影响静电纺丝机生产的主要因素有哪些?静电纺丝法制备纳米纤维的影响要素许多,这些要素可分为溶液性质,如粘度、弹性、电导率和外表张力;控制变量,如毛细管中的静电压、毛细管口的电势和毛细管口与收集器之问的间隔;环境参数,如溶液温度、纺丝环境中的空气湿度和温度、气流速度等。
其间首要影响要素包含:
1.聚合物溶液浓度
聚合物溶液浓度越高,粘度越大,外表张力越大,而脱离喷嘴后液滴割裂才能随外表张力增大而削弱。
一般在其它条件恒守时,跟着浓度增加,纤维直径增大。
2.电场强度
随电场强度增大,高分子静电纺丝液的射流有更大的外表电荷密度,因而有更大的静电斥力。
同时,更高的电场强度使射流获得更大的加快度。
这两个要素均能引起射流及构成的纤维有更大的拉伸应力,导致有更高的拉伸应变速率,有利于制得更细的纤维。
3.毛细管口与收集器之间的间隔
聚合物液滴经毛细管口喷出后,在空气中伴跟着溶剂挥发,聚合物浓缩固化成纤维,最终被接纳器接纳。
随两者间间隔增大,直径变小。
4.静电纺丝流体的活动速率
当喷丝头孔径固守时,射流平均速度明显与纤维直径成正比。
5.收集器的状况不同,制成的纳米纤维的状况也不同当运用固定收集器时,纳米纤维出现随机不规矩景象;当运用旋转盘收集器时,纳米纤维出现平行规矩摆放。
因而,不同设备条件所生成的纤维网膜不同。
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溶剂对静电纺PA6纤维可纺性的影响
1 实验 1 1 原料 .
mn , i 后 开始收集形成的纤维束。 14 性 能测试 .
粘度 : 温度 为 2 ℃ 时 , N J 9型旋 转 粘 在 5 用 D- 7 度计 测试 。 电导率 : 温 条 件 下 , D S1A 型 电 导 率 室 用 D .1 仪测定 , 用 电极 为 D S1型铂 黑 电极 。 所 J一 纤 维形 貌 : 干 燥后 的纤 维膜 粘在 导 电纸上 , 将 用 K K ・ B 一2型 离 子溅 射 仪 将 膜 面 喷金 , Y Y SC1 然 后用 JM-30 V型 扫描 电镜 观察 纤 维 的结 构 并 S 66L 利 用 S i i ml Ve 件测 量纤 维 的直径 。 e w软
聚己内酰胺( A ) P 6 纤维的制备可采用传统纺 丝法和静 电纺丝法L2。其 中, 电纺丝制造 的 1】 . 静
纤维 尺 寸为 1 8 0n 纳米 级 的纤维 具 有 常 规 0— 0 m,
比) 的混合 溶剂 中。在 室 温下 搅 拌 至溶 解 成 均 匀 溶 液 。将 配 好 的 各 种 P 6溶 液 加 入 到 和 喷 丝 头 A 相 连 的 塑 料 管 中 , 入 阳 极 铜 线 , 钢板 作 为 阴 插 用 极. 固定 阴阳极之 间 的距离 范 围为 1 m, 2 1c 在 0V 电压下 , 调节 喷丝 头 与水平 面之 间的倾 角 , 定 1 稳
2 结 果与讨 论
P 6 相对 分子 质量 ( . 2 A : 18— )×1 0 ,岳 阳 巴 陵石 化 化 工 化纤 有 限 公 司 ; 甲酸 : 分析 纯 , 津 化 天 学 试剂 厂 ; 醋 酸 ( A ) 分 析 纯 , 京 化 工 厂 ; 冰 H c: 北 N,. 甲基 甲酰 胺 ( MF : 析 纯 , N二 D )分 北京 市 通 广
静电纺丝设备中的射流具有的不稳定性因素
静电纺丝设备中的射流具有的不稳定性因素有哪些?
不稳定性是一种所谓的传递现象,即导致活动不稳定性的每一种形式可能起源于某一扰动或涨落,它会随时间以不同速率而扩展。
静电纺丝中有3种不稳定性,第一种是黏性不稳定性,首要是毛细力与黏性力的效果引起的。
别的两种不稳定性是电的实质引起的其一为轴对称的曲张不稳定性,即因表而电荷密度在切向电场中遭到的力而引起,这种力与粘度和谐效果引起丝的轴对称形变和活动;其二为非轴对称的曲折不稳定性,即流体的偶极和电荷发作涨落,在电场中轴的法向上受力发生曲折。
静电纺射流可能表现出某一种或多种不同的不稳定性形式,取决于射流速度、半径和外表电荷密度等基本参数。
近年来静电纺丝理论研究首要选用最简化的线性近似剖析,而研究这些稳定性关于深入研究静电纺丝进程具有重要意义。
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静电纺丝技术的影响因素及应用研究综述
静电纺丝技术的影响因素及应用研究综述静电纺丝技术是一种基于静电力和表面张力的纤维制备技术。
与传统的纺织技术相比,静电纺丝具有高效、简单、节能、易操作和灵活性大等优点,因此在纤维较长、直径很细、表面积较大、功能性要求高的领域中有广泛应用。
影响静电纺丝技术的因素主要有以下几个方面:1. 聚合物质量静电纺丝过程需要使用液态聚合物,因此聚合物的半透明度、黏稠度、表面张力、分子结构和熔点等特性都会影响到纺织纤维的形态和性能。
2. 溶液的性质纺丝溶剂的种类、浓度和温度等参数也会对纤维产率、径度和质量等方面产生影响。
一般来说,溶液浓度越高,纤维直径和生产率越大;而在高浓度溶液中,纤维会产生聚集,从而导致变形和质量下降。
3. 静电场的作用静电纺丝过程中,电场的强度、形状和方向等因素都会影响到纤维的形态和分布。
如果电场太弱,纤维结构不定,分布不均;反之,如果电场太强,纤维会相互碰撞和融合,导致纤维结构不理想。
4. 外部环境因素静电纺丝过程中,环境湿度、温度和气体浓度等因素也会影响到纤维形态和性能。
比如,在相对湿度过低的环境下,电场强度和纤维生产率都会下降,而在高湿度环境中,纤维会变形、变厚或聚集。
静电纺丝技术有很多应用领域,例如:1. 医疗保健静电纺丝技术可以制备非常细小的纤维材料,这些纤维材料可以用于制备医用敷料、人工皮肤、药物缓释膜等。
这些材料具有高透气、高渗透性、可调控孔径和孔隙度等优点,在伤口愈合和药物缓释等方面有很大的应用潜力。
2. 纺织业静电纺丝技术可以用于制备各种纺织品,如衣服、鞋子、帽子、背包等。
这些纺织品具有高强度、高表面积、高透气性等特点,可用于户外用具、运动器材等。
3. 能源领域静电纺丝技术可以用于制备各种能源产品。
比如,制备微米级别的纤维材料,可用于太阳能吸收材料、燃料电池电极、超级电容器等。
总体来说,静电纺丝技术越来越受到人们的关注和应用。
在未来,随着技术的不断改进和突破,静电纺丝技术的应用领域也将越来越广泛。
静电纺丝技术的影响因素及应用研究综述
静电纺丝技术的影响因素及应用研究综述静电纺丝技术是一种利用静电场将高分子溶液或熔融体拉丝成纤维的方法。
它具有成本低、生产效率高、可以制备纤维细、密、异性结构调控等优势。
近年来,静电纺丝技术在纺织、医药、环境保护等领域得到了广泛应用。
本文将对静电纺丝技术的影响因素及应用研究进行综述。
影响静电纺丝技术的因素主要有以下几个方面:一、高分子材料的选择静电纺丝技术适用于多种高分子材料,例如聚丙烯、聚丙烯腈、聚酯等。
在选择高分子材料时,需要考虑其分子结构、分子量、熔点、溶解性等因素,以确保其适合静电纺丝工艺条件。
二、静电场的强度和分布静电纺丝过程中,静电场的强度和分布对纤维的拉伸和收集起到关键作用。
适当调整静电场的强度和分布可以改善纤维的拉伸性能和形状的均匀性,从而得到质量较好的纤维产物。
三、喷丝喷嘴结构喷丝喷嘴是静电纺丝工艺中至关重要的设备之一,其结构对纤维的形状、尺寸和性能有着重要影响。
合理设计和优化喷丝喷嘴结构,可以提高纤维的拉伸性能和收集效率。
四、工艺参数的优化静电纺丝工艺参数包括喷丝喷嘴的温度、静电场的电压、喷丝溶液的流速等。
合理优化这些工艺参数,可以有效控制纤维的直径、密度和形状,提高纤维的品质和产量。
静电纺丝技术的影响因素主要包括高分子材料的选择、静电场的强度和分布、喷丝喷嘴结构以及工艺参数的优化等方面。
针对这些影响因素,科研人员通过不断的实验研究和工艺探索,已经取得了许多有价值的研究成果。
下面,我们将结合相关研究成果,对静电纺丝技术在纺织、医药和环境保护领域的应用进行综述。
一、静电纺丝技术在纺织领域的应用静电纺丝技术可以制备直径较细的纤维,因此在纺织领域有着广泛的应用前景。
利用静电纺丝技术可以生产出具有纳米级直径的纤维,这种纤维具有良好的透气性、吸湿性和柔软度,被广泛应用于功能性纺织品的制备。
静电纺丝技术还可以制备具有微孔结构的纤维薄膜,这种薄膜可以用于过滤材料、隔离材料等领域。
通过调控静电纺丝工艺条件,可以控制纤维薄膜的孔径和孔隙率,从而获得具有特定过滤性能的纤维膜材料。
浅谈尼龙66聚合物在纺丝箱管壁凝胶问题的成因及对策
2 . 1 物 料性 质
电子基使碳— 碳双键 电子运密度增加 ,且有亲核心性,有利于阳郭子活 性中心 的进攻反应 ,同时生成新的碳 阳离子活性中心。 阳离子聚合反应有如下工艺特点 : ( 1 ) 对 聚合反应体系中空气 、水分等杂质 比 较敏感 ,因此要求高 度的除水 、除氧,须在惰性气体保护下进行反应。 ( 2 ) 引发活性 中心或活性链 向单体 、 溶剂的链转移和终止反应 比 较明显 ,因此必须采取措施尽量抑制这种副反应。 ( 3 ) 聚合反应呈低浊高速特点 , 在工程上要求高效的伟质 和传热 措施 , 对设备和工艺要求特别严格 ,传统 的阳离子聚合多数 为非控制
尼龙6 6 聚合物 :尼龙6 6 为聚己二酰 己二胺 ,工业简称P A 6 6 。常制 成 圆柱状粒料 ,作 塑料用 的聚酰胺分子量一般为1 . 5 万~ 2 万。各种聚 酰胺的共同特点是耐燃,抗张强度高 ( 达1 0 4 千帕 ),耐磨 ,电绝缘 陛 好。 尼龙6 6 具有 强度高 ,回弹性好 、耐疲劳 、可染性和耐腐蚀 、耐虫 蛀等优 良性能, 密度低于大 多数纤 维品种, 耐磨性能优 于合成纤维其他 品种, 是棉花的1 O 倍, 羊毛的2 O 倍和粘胶纤维的5 0 位。另尼龙6 6 具有更高 的强度和更高的熔点 、软化点。尼龙 6 6 晶体 中氢键密度较高 ,其晶体
无终止 的主要原因。 以上将离子型聚合的要点做了说明 ,与 自由基 聚合相 比,同属连 锁聚合机理 ,由于活性 中心 的性质不 同,期间区别 也十分 明显 ,其特
点列表对 比如下:
3 纺丝箱结构及作用
聚合反应 ,聚合反应极快 ,反应热难 以瞬间移出 ,造成局部过热 的非 控制反应。现在由于科技进步 ,对 阳离子聚合过程的掌控 ,在理论和 实践上都达到了新水平。
静电纺丝技术的影响因素及应用研究综述
静电纺丝技术的影响因素及应用研究综述作者:邹爽赵金松陈驰来源:《河南科技》2019年第05期摘要:静电纺丝技术是近年来兴起的一种简单高效、经济快捷的纳米纤维材料制作技术。
近年来,納米材料在诸多领域都得到了广泛应用,越来越多的人将关注点放在对静电纺丝技术的研究和探索A上,并且取得了较为可观的成果。
基于此,本文对静电纺丝技术的影响因素及应用研究进行探究,以期为相关学者的研究提供借鉴。
关键词:静电纺丝技术;影响因素;应用领域中图分类号:TQ340.64 文献标识码:A 文章编号:1003-5168(2019)05-0075-03Abstract: Electrospinning technology is a simple, efficient, economical and fast fabrication technology of nanofibers, which has emerged in recent years. In recent years, nanomaterials have been widely used in many fields. More and more people focus on the research and exploration of electrospinning technology, and have achieved considerable results. Based on this, this paper explored the influencing factors and application research of electrospinning technology, in order to provide reference for relevant scholars.Keywords: electrostatic spinning technology;influencing factors;application field1 静电纺丝技术简介1934年,Formalas发明了用静电力制备聚合物纤维的实验装置,并申请了专利。
静电纺丝技术的影响因素及应用研究综述
静电纺丝技术的影响因素及应用研究综述1. 引言1.1 静电纺丝技术概述静电纺丝技术是一种将高电压施加到聚合物或其他材料溶液中,通过静电场使溶液喷射成纤维的技术。
静电纺丝技术被广泛应用于纺织行业、生物医学领域等领域,具有很高的潜力和发展前景。
静电纺丝技术的原理是利用静电场将聚合物溶液或熔体喷射成极细的纤维,形成纤维膜、无纺布或纤维材料。
这种技术具有高效、简单、成本低、可控性好等优点,因此受到广泛关注。
静电纺丝技术的设备主要包括高电压发生器、喷嘴、收集器等部件。
高电压发生器提供静电场,喷嘴负责将溶液喷射,收集器用来收集纤维。
静电纺丝技术可以制备出直径从纳米到微米级别的纤维,具有特殊的物理性能和表面形貌,适用于制备高性能纤维材料、高功能纤维膜等产品。
随着技术的不断改进和发展,静电纺丝技术在各个领域的应用也将得到进一步拓展和深化。
2. 正文2.1 静电纺丝技术的影响因素静电纺丝技术的影响因素主要包括纤维形态、纤维直径、纤维结构、纤维性能等多个方面。
影响纤维形态的因素包括工艺参数调节、纺丝液性质、静电场强度等。
调节不同的工艺参数可以改变静电纺丝过程中纤维的形态,例如增加纺丝液的流速可以得到更长的纤维,调节静电场强度可以影响纤维的形成速度和形态。
纤维直径是静电纺丝技术中另一个重要的影响因素。
纤维直径的控制不仅影响纤维的性能,还直接关系到纺丝后纤维的应用范围。
通常来说,纤维直径越小,纤维的表面积越大,具有更好的性能和应用潜力。
静电纺丝液的性质也会对纤维的形态和性能产生影响。
不同种类的聚合物溶液在静电纺丝过程中会表现出不同的流变性质,影响纤维的形成速度和纤维结构。
深入研究纺丝液的性质对静电纺丝技术的发展至关重要。
静电纺丝技术的影响因素是一个复杂而多样的问题,需要综合考虑纤维形态、纤维直径、纤维结构和纤维性能等多个方面,同时结合工艺参数和纺丝液特性进行调控,才能实现对静电纺丝过程中纤维形态和性能的精确控制。
2.2 电纺液特性影响因素电纺液是静电纺丝技术中非常重要的环节,其特性直接影响着最终纺丝产品的质量和性能。
静电纺丝可纺性影响因素的研究成果_李珍
[1]。临界 Vc 由下式确定 [2]:
! " 2
Vc
=
4H2 L2
ln
2L R
-
3 2
(0.117πγR)
式中:H 为毛细管与接地电极之间的距离;L 为毛 细管长度;R 为毛细管半径;γ 为液体的表面张 力。
Yarin 等 [3] 用高速摄影机记录液体形状随电场 强度的变化,并建立相关数学模型进行了更精确的
相对分子质量不同,进行电纺的溶液的最低 浓度也有差别。杨清彪 [21] 等对此进行了研究,他 们对不同相对分子质量的 PAN 进行静电纺丝发现, 随着相对分子质量的降低,得到平滑纤维所需的最 低浓度变大。 2.1.4 溶液的电导率
电纺过程由于纺丝液表面电荷的斥力导致液 流拉伸,因此溶液导电性的不同会影响溶液的拉伸 度,从而影响纳米纤维的可纺性、直径和形貌等。
1 静电纺丝原理
永康乐业静电纺丝设备www.ucalery.com
图 1 静电纺丝装置
收稿日期: 2008-04-07 修回日期: 2008-05-12 作者简介: 李珍 ( 1980~) , 回 族, 在读研 究生, 从 事静电纺 丝技术 研究。
在如图 1 的装置中,将聚合物溶液注入在毛细
Байду номын сангаас
管中,并在聚合物中加入高压,使其与接地的接收
溶剂的选择通常与电纺聚合物的种类相关。 目前被用于静电纺丝的聚合物主要是两大类:天然 高分子与合成聚合物。
在天然高分子的静电纺丝方面,研究较多的 主要有纤维素、胶原、明胶、丝蛋白、甲壳素和壳 聚糖等。天然高分子的静电纺丝通常采用有机溶剂 制备纺丝液,如采用六氟丙醇、六氟丙酮及三氟乙 酸等。但是最近,日本九州大学 Ohkawa 等 [7] 尝 试分别用无机溶剂、无机和挥发性有机溶剂的混合 物及高挥发性的有机溶剂制备纯壳聚糖的电纺液,
锦纶(PA6)DTY僵丝成因分析
锦纶(PA6)DTY僵丝成因分析DTY长丝又称拉伸假捻变形丝,具有一定的蓬松性、伸缩性、手感柔和、保暖、衣着舒适、抗疲劳(耐磨)、染色好、色牢度高等优点。
因此,DTY长丝在纺织及航天军工领域得到广泛应用,纺织方面主要用于经编、纬编、混纺、包纱(芯为橡根、氨纶等)、织带、无缝内衣、运动服装、服装面料、手套、花边等,航天军工领域主要用于降落伞、绳索、作战训练服等。
在DTY长丝生产过程中,多种原因会导致拉伸假捻状态不稳定而产生僵丝,对其下游产业造成不良影响,织物染色后出现色斑、横条、织物表面产生麻感,甚至下游客户加工过程中发生断纱。
为此,因僵丝问题时常会引起下游客户不满意,产生质量投诉甚至索赔。
1、DTY生产工艺流程简介:POY→第一罗拉→止捻器→热箱→冷却板→假捻器→第二罗拉→(网络喷嘴)→断丝传感器→上油→卷绕→DTY2、僵丝的外观特点及在织袜染色检验时袜带上的表象:无论哪种僵丝,外观表象具有卷曲蓬松性不足,在织袜染色时袜带上表现出颜色较深的色点或条纹(与正常色比较)。
3、僵丝的种类有:长段僵丝、紧捻僵丝、紧点僵丝、叠捻僵丝。
3.1、长段僵丝:卷曲蓬松性不足或基本无卷曲蓬松性,长度通常在1厘米以上,甚至几十厘米。
与POY性状相近,袜带透明,且染色后出现横纹甚至有规律性。
3.2、紧点僵丝:单丝直接发生黏连形成结点,手感发硬,在一定外力作用下不易打开结点,一般情况下在同一锭位发生后会反复出现,多为原料POY的质量问题引起。
3.3、紧捻僵丝:在丝条上形成瘦弱状的细节,与正常丝条部分相比蓬松性差,手感偏硬,在一定外力作用下可以拉开,织物或袜带表面纹理不清,有色斑。
3.4、叠捻僵丝:又称复捻丝,在加捻过程中产生捻度重叠,自然状态下丝条不匀称不光滑,带刺状,袜带透薄,表面不平整带绒感(较烂)。
4、僵丝的成因(表现在假捻张力不稳定):4.1、原料(POY)的质量问题:4.1.1、松圈(单纤凸起):因POY加工工艺问题或设备原因产生松圈丝,在DTY加工过程中导致假捻张力波动而产生僵丝,严重的松圈丝会导致DTY加工时断头大,僵丝多发且长段。
静电纺PA6基纳米纤维膜的制备及低阻空气过滤性能研究
静电纺PA6基纳米纤维膜的制备及低阻空气过滤性能研究静电纺PA6基纳米纤维膜的制备及低阻空气过滤性能研究摘要:本文以聚酰胺6(PA6)为主要原料,采用静电纺丝技术制备了PA6基纳米纤维膜,通过改变不同工艺参数,如聚合物浓度、电压等,调节制备过程中的纤维直径、纤维分布等,以达到形成稳定的纳米纤维网络结构的目的。
在最优工艺条件下,制备的PA6基纳米纤维膜厚度均匀、孔隙率高、呈现明显的静电纺效应,表面积大,具有优异的低阻空气过滤性能。
实验结果表明,当聚合物浓度为12%、电压为15kV时,制备的膜具有最佳的低阻空气过滤性能,其过滤效率为99.99%,压降为4.32Pa。
此外,还探究了膜的力学性能、形貌结构、表面化学性质等,为进一步改进和优化纳米纤维膜的性能提供了参考。
关键词:静电纺丝;纳米纤维膜;空气过滤器;低阻性能;聚酰胺6 一、引言随着环境污染问题的日益加剧,空气过滤技术已经成为了重要的研究领域。
传统的空气过滤器一般采用膜、棉花等材料制成,但这些材料的过滤效率低、压降大,且容易堵塞,对环境和人身健康带来一定的威胁。
而纳米纤维膜由于其高比表面积、高孔隙率等优越的特性,具有广阔的应用前景。
静电纺丝是制备纳米纤维膜的一种有效方法,它可以制备出直径很细的纳米纤维膜,并且具有较好的化学稳定性和力学性能。
本文以聚酰胺6(PA6)为主要原料,探究了静电纺丝技术制备PA6基纳米纤维膜的过程,并研究了其在空气过滤方面的性能。
此外,通过调节静电纺丝工艺参数,如聚合物浓度、电压等,探究了不同工艺条件下膜的形貌、力学性能、表面化学性质等,为进一步优化和改进纳米纤维膜的性能提供了参考。
二、实验方法1.实验材料聚酰胺6(PA6)、氯化钙(CaCl2)、丙酸甲酯(MeOH)等。
2.实验仪器电子显微镜(SEM)、原子力显微镜(AFM)、X射线光电子能谱(XPS)、万能试验机、质谱仪等。
3.实验步骤(1)制备PA6溶液:将PA6加入MeOH中,室温下搅拌均匀,再加入少量的CaCl2,继续搅拌,使PA6完全溶解,形成10-20wt%的PA6溶液。
尼龙pa6的材料性能及其常见问题
尼龙PA6的材料性能及其常见问题现代电镀网讯:一、材料简介PA6又名尼龙6(聚酰胺6),PA6为乳白色或微黄色透明到不透明角质状结晶性聚合物,可自由着色,韧性、耐磨性、自润滑性好、刚性小、耐低温,耐细菌、能慢燃,离火慢熄,有滴落、起泡现象,成型加工性极好:可注塑、吹塑、浇塑、喷涂、粉末成型、机加工、焊接、粘接。
PA6是吸水率最高的PA,尺寸稳定性差,并影响电性能(击穿电压)。
PA6最高使用温度可达180℃,加抗冲改性剂后会降至160℃,用15%-50%玻纤增强,可提高至199℃,无机填充PA能提高其热变形温度。
回复“PC、ABS、PP、PE”等通用塑料的名称即可查看相对应的材料的性能与常见问题,我们中擎要做到的是:让选材不再困难,让注塑问题不再困扰!二、材料性能1. 机械强度高,韧性好,有较高的抗拉、抗压强度。
抗拉强度接近于屈服强度,比AB S高一倍多。
对冲击、应力振动的吸收能力强,冲击强度比一般塑料高了许多,并优于缩醛树脂。
2. 耐疲劳性能突出,制件经多次反复屈折仍能保持原有机械强度。
常见的自动扶梯扶手、新型的自行车塑料轮圈等周期性疲劳作用极明显的场合经常应用PA。
3. 表面光滑,摩擦系数小,耐磨。
作活动机械构件时有自润滑性,噪声低,在摩擦作用不太高时可不加润滑剂使用;如果确实需要用润滑剂以减轻摩擦或帮助散热,则水油、油脂等都可选择。
4. 耐腐蚀,十分耐碱和大多数盐液,还耐弱酸、机油、汽油等溶剂,对芳香族化合物呈惰性,可作润滑油、燃料等的包装材料。
5. 对生物侵蚀呈惰性,有良好的抗菌、抗霉能力。
6. 耐热,使用温度范围宽,可在-450c至+1000c下长期使用,短时耐受温度达120c-1 500c。
7. 有优良的电气性能。
在干燥环境下,可作工频绝缘材料,即使在高湿环境下仍具有较好的电绝缘性。
8. 制件重量轻、易染色、易成型。
因有较低的熔融粘度,能快速流动。
易于充模,充模后凝固点高,能快速定型,故成型周期短,生产效率高。
影响静电纺丝制备纳米纤维的因素有哪些
影响静电纺丝制备纳米纤维的因素有哪些?静电纺丝技术是制备纳米纤维的有效方法之一,影响因素较多,工艺较难控制。
那么影响静电纺丝制备纳米纤维的因素有哪些呢?纺丝温度对静电纺丝的影响是多方面的,升高温度有利于溶剂的挥发,使射流在电场中快速固化,使纳米纤维直径增大另一方面,纺丝温度变化还会直接影响纺丝液的粘度、表面张力及导电性,比如升高纺丝温度,纺丝液的粘度和表面张力均减小,导电率提高,加快射流分子链的运动速度,在电场力的作用下,射流不稳定性增强,容易形成珠结。
湿度对静电纺丝的影响主要表现在湿度会改变溶剂的挥发性,湿度升高会降低溶剂的挥发速率,湿度降低会增加溶剂的挥发速率,因此,可以通过调节环境湿度对纺丝所得的纳米纤维形貌进行调控。
当所施加的电压不同时,为打破表面张力与电场力的平衡,毛细管顶端的液滴将会产生不同的表面形状,影响然后所产生的喷射液滴及细流尺寸的分布情况、纤维形态和其所传导的电流大小。
纺丝液性质——包括纺丝液的分子质量、浓度、粘度、电导率、表面张力、比热、相变热等。
生产条件——包括施加的电场强度电压纺丝速度、喷丝头与收集板之间的收集距离、纺丝温度、毛细孔直径等。
环境参数——包括室温、湿度、环境气流速度等。
纺丝液粘度直接影响静电纺丝所得的纳米纤维的形貌和性质。
纺丝液粘度越大,聚合物分子链越易缠结,射流越不稳定,纺丝难度较大,不易制得直径分布均匀的纳米纤维但是粘度小无法形成射流,只能形成微滴。
静电纺丝过程中,纺丝液由于表面电荷的静电斥力产生射流,在电场力作用下拉伸、固化成膜,因此纺丝液的导电性对纺丝效果有直接影响。
选择导电性高的溶剂是最简单直接的方法,或者可以通过向纺丝液中加入无机盐、有机盐、离子液体及导电金属粒子来提高纺丝液的导电性。
静电纺丝过程中,当静电斥力大于溶液的表面张力时纺丝液才会形成射流。
纺丝液的表面张力不仅影响泰勒锥的形成,而且还影响射流在高压场中的运动及分裂,对纤维的形貌有决定性作用。
静电纺丝技术的影响因素及应用研究综述
静电纺丝技术的影响因素及应用研究综述1. 引言1.1 静电纺丝技术简介静电纺丝技术是一种通过静电作用将聚合物溶液纺丝成纳米级纤维的技术。
该技术具有简单、高效、成本低廉等优点,因此在纺织、医学、环境保护等领域得到了广泛的应用和研究。
静电纺丝技术的原理是利用高电压场在纺丝过程中产生的静电力将聚合物溶液纺丝成纤维。
由于电荷之间的排斥作用,聚合物分子会在电场作用下快速拉伸并形成纤维。
在纺丝结束后,纤维经过凝固处理形成聚合物纤维膜。
静电纺丝技术的简便性和高效性为其在纳米级纤维制备方面提供了广阔的应用前景。
其制备的纳米级纤维具有较大的比表面积和高度的结构序列性,因此在材料学、化学、生物学等领域有着广泛的应用价值。
【以上内容共计199字】1.2 研究背景静电纺丝技术是一种利用静电作用将聚合物溶液或熔体纺丝成纤维的技术。
它具有纤维直径可调、纤维形态可控、生产效率高等优点,广泛应用于纺织品、过滤材料、医疗材料等领域。
随着材料科学和纺织技术的发展,静电纺丝技术得到了广泛的关注和研究。
研究人员不断探索其影响因素及应用前景,以期实现技术的进一步提升和应用的拓展。
静电纺丝技术的研究背景丰富多样,涉及到材料科学、纺织工程、化学工程等多个学科领域,其重要性和应用潜力不容忽视。
随着相关研究的不断深入,静电纺丝技术必将为科技发展和产业进步带来新的动力和机遇。
2. 正文2.1 静电纺丝技术的影响因素静电纺丝技术的影响因素主要包括纺丝溶液的性质、纺丝工艺参数和纺丝设备的影响因素三个方面。
纺丝溶液的性质对静电纺丝技术的影响非常重要。
溶液的浓度、流变性能、表面张力、电导率等参数会直接影响纤维的形成和性质。
通过调控溶液的性质,可以实现对纤维直径、形态、结晶度等方面的控制,从而影响纤维的力学性能和应用特性。
纺丝设备的影响因素也值得关注。
设备的稳定性、精度和容量会影响到静电纺丝技术的实施效果。
优质的设备能够提高纺丝的效率和稳定性,保证纤维的一致性和品质。
静电纺丝技术的影响因素及应用研究综述
静电纺丝技术的影响因素及应用研究综述【摘要】静电纺丝技术是一种通过电荷作用实现纤维制备的技术,其影响因素包括溶液性质、电场参数、喷丝工艺等。
静电纺丝技术在纺织、医药和能源领域有广泛应用,可制备纳米纤维、医用敷料、传感器等产品。
未来发展方向包括提高产率、降低成本、优化纤维性能;应用前景展望广阔,可为纺织品功能化、医疗器械创新、新能源材料等领域提供新思路;挑战与机遇并存,需要克服技术难题、推动产业化进程,抓住市场机遇,实现静电纺丝技术的更广泛应用和推动行业发展。
【关键词】静电纺丝技术、影响因素、应用研究、原理、纺织领域、医药领域、能源领域、未来发展方向、应用前景、挑战与机遇。
1. 引言1.1 静电纺丝技术的影响因素及应用研究综述静电纺丝技术是一种利用静电场作用下的高分子拉伸成纤维的制备方法,其广泛应用于纺织、医药、能源等领域。
静电纺丝技术的影响因素主要包括溶液性质、电场参数、喷丝距离等。
溶液性质对纤维形成、直径大小有重要影响,而电场参数如电压、电流密度则影响纤维的拉伸和喷射速度,喷丝距离会影响纤维的牵拉和拉伸成型。
在纺织领域,静电纺丝技术被应用于生产各种功能纤维,如防静电纱线、滤料纱线等。
在医药领域,静电纺丝技术被用于制备医用纳米纤维薄膜,用于药物缓释、伤口治疗等。
在能源领域,静电纺丝技术被用于制备纳米纤维电极材料、纳米纤维光伏材料等。
未来的发展方向将主要集中在提高纤维制备的效率和性能,并不断拓展静电纺丝技术在新领域的应用。
静电纺丝技术有着广阔的应用前景,但也面临着技术挑战,如纤维直径分布控制、成型工艺稳定性等,但这些挑战也为技术的进一步创新带来了机遇。
通过不断的技术创新和应用拓展,静电纺丝技术将会在更多领域展现出其巨大的潜力。
2. 正文2.1 静电纺丝技术的原理静电纺丝技术的原理是利用静电场将高分子溶液或熔融高分子从细孔中喷出,经过拉伸和固化,最终形成纤维。
具体来说,静电纺丝技术是通过将高分子溶液或熔融高分子注入到带电的喷嘴中,利用静电场将高分子拉伸并喷出,形成纤维。
超支化聚合物对PA6及其纤维性能的影响
及共混纤维的力学性能 。结果表明 :A / P共混物 为非牛顿性 假塑性 流体 , P 6 HB 其表观黏度 随着剪切速 率的 增大而减小 ; 随着 H P含量增大 , B 共混物非牛顿流动指数降低 , 剪切速率上升 , 加工温度 降低 ; 混物黏流活 共 化能随着 H P含量 的增大而增大 ;A / B B P 6 H P共混物较 P 6结 晶度提高 , A 球晶明显 细化 ; 当 ( B )为1O HP . % 时 ,A / P共混纤维的断裂强度较纯 P 6纤维略有降低 , P 6 HB A 随着 HB P含量 的增加 , 共混纤 维的力学性 能明 显降低 。
下 ,7 随共 混 物 中 H P含 量 的增 加 而减 小 。这 7 B
是 因为 H P大量 的端 基增 强 了 P 6大分 子 问 的 B A 协 同作用 , 分子本 身 的跃 迁 能力 有所增 强 , 使 流动
变性能。这是因为 H P在共混体系 中起到了增 B
塑 剂 的作 用 , 使得 P 6高 分子 链 之 间 的作 用 力 减 A 小, 减少 了 P 6分 子链 之 间 的缠 结 , 而使 流 动 A 从
分 子链 之 间的相 对 滑 移更 容 易 进 行 , 混 物 的 流 共
结 构 , 共混 物流 动性 变差 。 随着加 入 的 H P含 使 B
量 增大 , 大分 子产 生 凝 聚 , 现 了相 分 离 , A 出 P 6分 子 间距增 大 , 流动性 增 强 。
表 1 不 同 温 度 下 P 6 H P共 混 物 的 n A/B
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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。
聚酰亚胺/LiCl 溶剂DMAc(N-N二甲基乙酰胺)
电压:15KV 溶液浓度26% 添加物量:0.4%(相对于溶质)接受距离:15cm
PA6/HFIP(六氟异丙醇)
电压:15KV 接收距离:20cm 质量分数:8%
聚酰胺6/蒙脱土纳米纤维的制备
在本论文的研究中,根据纳米粒径仪对蒙脱土相对粒径的检测,确定了蒙脱土的分散剂
为DMF,质量分数为8%,然后与聚酰胺6 溶液进行混合,再经过高压静电纺丝制备出复合纳米纤维;
溶剂:DMF+甲酸
首先将MMT 分散于DMF 溶剂中进行预先分散,然后将其按照一定的配比加入到PA6 纺丝液中,从而制得PA6/MMT 复合纺丝液。
MMT 的初步分散和分散溶剂的选择:MMT 在使用前放在温度为80℃的烘箱内干燥5h,然后按照8%的质量分数分散于DMF 和HCOOH 溶剂中,为了取得更好的分散效果先用磁力搅拌器搅拌0.5h,再使用高频率(49kHz)的超声波振荡器激烈振荡1h。
电压:16KV 挤出速度:0.2ml/h 接收距离:12cm DMF为溶剂:8% PA6质量分数18% 聚酰胺含量对静电纺丝的影响
电压:15KV 接收距离:12cm 溶液质量分数:12%
尼龙6(Ube1013b)是日本宇部公司的产品,氯化忆由包头稀土厂的高纯妈伍与盐酸反应制得.我们将尼龙6和氯化忆按重量比4:1溶于甲酸,制成不同浓度的尼龙6一稀土溶液,然后将溶液在旋转涂膜机上甩成厚度合适的样品膜。
溶剂对聚酰胺6静电纺丝的影响
电压:20KV 距离:11cm 质量分数在8%-22%
新型聚酰胺静电纺丝
溶剂甲酸:质量分数:15% 电压:15KV 挤出速度:0.01ml/h 接收距离:15cm
选择浓度15 % 的纺丝溶液,恒定挤出速度为
0. 0 1 ml / h 在不同的电压下进行纺丝,以探寻最合适的外加电压。
在静电纺丝的过程中,可以明显的看出,电压为9 kV 时,喷丝速度比较慢,
喷丝不均匀。
增大电压至 1 2K V- 1 5 k V 时,喷丝速度适中,喷丝比较均匀,没有
飞丝。
当电压继续加大为18 k V 时,喷丝速度比较快,有大量飞丝。
当电压为21 k v
时有电火花产生,纺丝不能正常进行。
在静电纺丝的过程中,可以明显的看出,浓度为9% 时,喷丝孔处出现大颗液滴,溶液不可纺;浓度为 1 2% 时,喷丝过程中仍有少量液滴产生;浓度达到
15 % 时,喷丝速度比较均匀且没有液滴产生,纤维膜比较平整;浓度继续增大后,
喷丝不甚均匀,浓度为 2 1% 的样品呈现滩状,已无法正常纺丝。