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静电纺丝
静电纺丝技术制备聚合物超细纤维1.电纺过程处在导电体尖端的聚合物熔体或溶液液滴，在高压电场的作用下，流体克服表面张力的作用形成直径微小的射流，快速地射向电场的另一极。
射流在从电场的一极向另一极的高速运动过程中，迅速地冷却凝固，或者溶剂迅速挥发而固化，最终以直径超细的纤维形式沉积在电场的另一极。
图1. （左）静电纺丝示意图和（右）电纺纤维的扫描电镜图2.静电纺丝技术的起源“静电纺丝”一词来源于“electrospinning”或更早一些的“electrostatic spinning”，国内一般简称为“静电纺”、“电纺”等。
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，其专利公布了聚合物溶液如何在电极间形成射流，这是首次详细描述利用高压静电来制备纤维装置的专利，被公认为是静电纺丝技术制备纤维的开端。
但是，从科学基础来看，这一发明可视为静电雾化或电喷的一种特例，其概念可以追溯到1745年。
静电雾化与静电纺丝的最大区别在于二者采用的工作介质不同，静电雾化采用的是低粘度的牛顿流体，而静电纺丝采用的是较高粘度的非牛顿流体。
这样，静电雾化技术的研究也为静电纺丝体系提供了一定的理论依据和基础。
对静电纺丝过程的深入研究涉及到静电学、电流体力学、流变学、空气动力学等领域。
20世纪30年代到80年代期间，静电纺丝技术发展较为缓慢，科研人员大多集中在静电纺丝装置的研究上，发布了一系列的专利，但是尚未引起广泛的关注。
进入90年代，美国阿克隆大学Reneker研究小组对静电纺丝工艺和应用展开了深入和广泛的研究。
特别是近年来，随着纳米技术的发展，静电纺丝技术获得了快速发展，世界各国的科研界和工业界都对此技术表现出了极大的兴趣。
此段时期，静电纺丝技术的发展大致经历了四个阶段：1)第一阶段主要研究不同聚合物的可纺性和纺丝过程中工艺参数对纤维直径及性能的影响以及工艺参数的优化等；2)第二阶段主要研究静电纺纳米纤维成分的多样化及结构的精细调控；3)第三个阶段主要研究静电纺纤维在能源、环境、生物医学、光电等领域的应用；4)第四阶段主要研究静电纺纤维的批量化制造问题。
静电纺丝技术
静电纺丝技术静电纺丝技术是利用高压静电作用使聚合物溶液或熔体带电并发生形变，在喷头末端处形成悬垂的锥状液滴，当液滴表面静电斥力大于其表面张力时，液滴表面就会喷射出高速飞行的射流，并在较短的时间内经电场力拉伸、溶剂挥发、聚合物固化形成纤维。
所获得的静电纺纤维直径小、比表面积大，同时纤维膜还具有孔径小、孔隙率高、孔道连通性好等优势，在过滤、传感、医疗卫生以及自清洁等领域具有广泛的应用。
1静电纺丝的起源与发展静电纺丝起源于200多年前人们对静电雾化过程的研究。
1745年，Bose通过对毛细管末端的水表面施加高电势，发现其表面将会有微细射流喷出，从而形成高度分散的气溶胶，并得出该现象是由液体表面的机械压力与电场力失衡所引起的。
1882年，Rayleigh指出当带电液滴表面的电荷斥力超过其表面张力时，就会在其表面形成微小的射流，并对该现象进行理论分析总结，得到射流形成的临界条件。
1902年，Cooley与Morton申请了第一个利用电荷对不同挥发性液体进行分散的专利。
随后Zeleny研究了毛细管端口处液体在高压静电作用下的分裂现象，通过观察总结出几种不同的射流形成模型，认为当液滴内压力与外界施加压力相等时，液滴将处于不稳定状态。
基于上述的基础研究，1929年，Hagiwara公开了一种以人造蚕丝胶体溶液为原料，通过高压静电制备人造蚕丝的专利。
1934年，Formhals设计了一种利用静电斥力来生产聚合物纤维的装置并申请了专利，该专利首次详细介绍了聚合物在高压电场作用下形成射流的原因，这被认为是静电纺丝技术制备纤维的开端。
从此，静电纺丝技术成为了一种制备超细纤维的有效可行方法。
1966年，Simons发明了一种生产静电纺纤维的装置，获得了具有不同堆积形态的纤维膜。
20世纪60年代，Taylor在研究电场力诱导液滴分裂的过程中发现，随着电压升高，带电液体会在毛细管末端逐渐形成一个半球形状的悬垂液滴，当液滴表面电荷斥力与聚合物溶液表面张力达到平衡时，带电液滴会变成圆锥形；当电荷斥力超过表面张力时，就会从圆锥形聚合物液滴表面喷射出液体射流。
聚合物熔体静电纺丝研究进展42页PPT
33、如果惧怕前面跌宕的山岩，生命 就永远 只能是 死水一 潭。 34、当你眼泪忍不住要流出来的时候 ，睁大 眼睛， 千万别 眨眼!你会看到 那一 刻变得 清澈明 晰。盐 。注定 要融化 的，也 许是用 眼泪的 方式。
35、不要以为自己成功一次就可以了 ，也不 要以为 过去的 光荣可 以被永 远肯定 。
谢谢
11、越是没有本领的就越加自命不凡。——邓拓 12、越是无能的人，越喜欢挑剔别人的错儿。——爱尔兰 13、知人者智，自知者明。胜人者有力，自胜者强。——老子 14、意志坚强的人能把世界放在手中像泥块一样任意揉捏。——歌德 15、最具挑战性的挑战莫过于提升自我。——迈克尔·F·斯特利
聚合物熔体静电纺丝研究进 展
31、别人笑我太疯癫，我笑他人看不 穿。(名 言网) 32、我不想听失意者的哭泣，抱怨者 的牢骚 ，这是 羊群中 的瘟疫 ，我不 能被它 传染。 我要尽 量避免 绝望， 辛勤耕 耘，忍 受苦楚 。我一 试再试 ，争取 每天的 成功， 避免以 失败收 常在别 人停滞 不前时 ，我继 续拼搏 。
35、不要以为自己成功一次就可以了 ，也不 要以为 过去的 光荣可 以被永 远肯定 。
谢谢
11、越是没有本领的就越加自命不凡。——邓拓 12、越是无能的人，越喜欢挑剔别人的错儿。——爱尔兰 13、知人者智，自知者明。胜人者有力，自胜者强。——老子 14、意志坚强的人能把世界放在手中像泥块一样任意揉捏。——歌德 15、最具挑战性的挑战莫过于提升自我。——迈克尔·F·斯特利
聚合物熔体静电纺丝研究进 展
31、别人笑我太疯癫，我笑他人看不 穿。(名 言网) 32、我不想听失意者的哭泣，抱怨者 的牢骚 ，这是 羊群中 的瘟疫 ，我不 能被它 传染。 我要尽 量避免 绝望， 辛勤耕 耘，忍 受苦楚 。我一 试再试 ，争取 每天的 成功， 避免以 失败收 常在别 人停滞 不前时 ，我继 续拼搏 。
静电纺丝——ElectrospinningPPT课件
纺丝工艺参数 施加电压
针头到收集板的距离 纺丝液流量
环境参数 温度 湿度
纺丝室气流速度
材料合成化学
中国科学技术大学
静电纺丝
• 发展历史 • 工作原理 • 装置设备 • 影响因素 • 应用领域
材料合成化学
中国科学技术大学
应用
材料合成化学
中国科学技术大学
制备Li-O2电池正极材料
http://www.aist.go.jp/aist_j/press_release/pr2009/pr20090224 /pr20090224.html
全F面on系g统等地对研静究 静电电纺纺丝丝纳超米细纤 维纤微维观串形珠貌现的影 响象因及素微、观表结征、 过构程作参了数研的究改进
1934
1966
1981
1995
1290909034
Simons申请了 由静电纺丝法 制备超薄、超 细非织造膜的 专利
Reneke多rSp研组iva究分k等聚首合次采物用的流静电 组开始对纺体丝静动过丝电力程。学, 并静描且述电提静纺出电了丝纺静和其 纺丝进行他电研纺方究丝法的。结工艺合参开数发新型 静电纺丝纳迅米速纤维。纳米纤维 发展 纺丝机纳米蜘蛛问世
Electrospinning
静电纺丝
.
1
中国科学技术大学
静电纺丝
• 发展历史 • 工作原理 • 装置设备 • 影响因素 • 应用领域
材料合成化学
中国科学技术大学
发展历史
A.Formhals在 发明专利中最 早报道静电纺 丝，设计了纺 丝加工的装置
Larrondo等 对聚乙烯和 聚丙烯进行 了熔融静电 纺丝的研究
1三维结构更适合细胞生存 2实现了细胞的储存-释放 3材料可循环利用
纺丝工艺流程简介ppt课件
异形纤维具有特殊的光泽，并且具有蓬松性、耐污性 和抗起球性，纤维回弹性与覆盖性也可得到改善。 如三角形横截面的涤纶具有闪光性；五叶形横截面 涤纶有类似真丝的光泽、抗起球、手感和覆盖性好； 某些中空纤维还具有特殊用途，如制作反渗透膜， 用于人工肾脏、海水淡化、污水处理、硬水软化等。
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我司异形纱图片
扁平纱
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常见的外观指标
毛丝： ⑴复丝中筒子表面的单根纤维断裂后的丝头或成环状的松圈丝。 ⑵单丝断裂露头2mm以上为毛丝。松圈丝高度大于等于3mm开始计 算。
蛛网丝、网绊丝： 长度大于1cm开始计算，距管底1cm以内的网绊丝 单面不降等， 双面降B级。 严重影响退绕的直接作废丝处理。
飘丝：根据公司标准降级。（纤度范围超过B级作废丝处理。） 油污丝：A级品指轻微不明显的油污。
断头或松圈丝，即不评AAA，最高等级为AA。 注② 在同一丝饼上，出现不同外观病疵，按所需降
等的最低等级降等。 注③ 凡是产品不能达到本标准的最低要求（B级），
一律由纺丝部确认，予以作废丝处理。
27
第二章 纺丝工艺流程简介
28
讲解要点
纺丝工艺流程简介 一、预取向丝POY生产简介 二、全拉伸丝FDY生产简介 三、主要纺丝设备的作用简介
的内容主要有：可采用的合适染料、可染得 的色谱是否齐全及深浅程度、染色工艺实施 的难易、染色均匀性以及染色后的各项染色 牢度等。 纤维的染色性与三方面因素有关：染色亲和 力、染色速度及染料—纤维复合物的性质。
23
7、沸水收缩率（DTY、FDY） 将纤维放在沸水中煮沸30min后，其收缩后的长度
19
3、断裂伸长 纤维的断裂伸长率一般用断裂时的相对伸长率，即
纤维在伸长至断裂时的长度比原来长度增加的百分 数表示： Y=[（L-L0）/L0]*100% 式中：L0—纤维原长；L—纤维伸长至断裂时的强 度。 断裂伸长率是一种反映纤维韧性的指标。对于衣着 用长丝，伸长率愈大，手感愈柔软，后加工中毛丝、 断头较少；但过大时，织物易变形。对于工业用长 丝，伸长率愈小，其最终产品不易变形。
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我司异形纱图片
扁平纱
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常见的外观指标
毛丝： ⑴复丝中筒子表面的单根纤维断裂后的丝头或成环状的松圈丝。 ⑵单丝断裂露头2mm以上为毛丝。松圈丝高度大于等于3mm开始计 算。
蛛网丝、网绊丝： 长度大于1cm开始计算，距管底1cm以内的网绊丝 单面不降等， 双面降B级。 严重影响退绕的直接作废丝处理。
飘丝：根据公司标准降级。（纤度范围超过B级作废丝处理。） 油污丝：A级品指轻微不明显的油污。
断头或松圈丝，即不评AAA，最高等级为AA。 注② 在同一丝饼上，出现不同外观病疵，按所需降
等的最低等级降等。 注③ 凡是产品不能达到本标准的最低要求（B级），
一律由纺丝部确认，予以作废丝处理。
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第二章 纺丝工艺流程简介
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讲解要点
纺丝工艺流程简介 一、预取向丝POY生产简介 二、全拉伸丝FDY生产简介 三、主要纺丝设备的作用简介
的内容主要有：可采用的合适染料、可染得 的色谱是否齐全及深浅程度、染色工艺实施 的难易、染色均匀性以及染色后的各项染色 牢度等。 纤维的染色性与三方面因素有关：染色亲和 力、染色速度及染料—纤维复合物的性质。
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7、沸水收缩率（DTY、FDY） 将纤维放在沸水中煮沸30min后，其收缩后的长度
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3、断裂伸长 纤维的断裂伸长率一般用断裂时的相对伸长率，即
纤维在伸长至断裂时的长度比原来长度增加的百分 数表示： Y=[（L-L0）/L0]*100% 式中：L0—纤维原长；L—纤维伸长至断裂时的强 度。 断裂伸长率是一种反映纤维韧性的指标。对于衣着 用长丝，伸长率愈大，手感愈柔软，后加工中毛丝、 断头较少；但过大时，织物易变形。对于工业用长 丝，伸长率愈小，其最终产品不易变形。
静电纺丝技术 ppt课件
纳米纤维
定义：美国国家科学基金会(NSF)定义纳米纤维为至少在一 维空间尺度上小于100 nm 的纤维。无纺布工业一般认为直 径小于1 μm 的纤维就是纳米纤维。
特点：在微观上表现为纳米结构，具有纳米材料具有的一切 特性；而在宏观上表现为网毡结构，可以在重力作用下自然 沉降而分离。
静电纺丝技术
ACS Appl. Mater. Interfaces 2011, 3, 369–377
mesoporous TiO2 nanofibers, solid TiO2 nanofibers, and P25 under different irradiation time. (b) Results of reusability experiments for photocatalytic H2 generation using the present three 静ph电o纺to丝c技a术talysts. (c) Schematic illustration of mesoporous fibers with enhanced photocatalytic activities.
静电纺丝技术
静电纺丝技术
总结：
1.利用静电纺丝技术合成了具有超长结构的纳米纤维。 2.引入发泡剂，得到了具有均一的介孔结构的纳米纤维 ，并证明了其普适性。
静电纺丝技术
Fig.5 Average H2 evolution rates of the as-fabricated mesoporous TiO2 fibers, solid TiO2 fibers and P25.
静电纺丝技术
parison of the related work for photocatalytic H2 production
静电纺丝技术及其应用PPT课件
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静电纺丝的应用——电池和电极材料
以锂离子电池为例，静电纺能很好的改变其性能。 将PAN的静电纺丝和惰性气体下的热处理巧妙的结合起来，制备出高纯的碳纳 米纤维网络结构，由于其优良的物理和化学性质，这种碳纳米纤维能够很好的改 善锂离子电池（LiB）的电容率。
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静电纺丝法制备纳米材料
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Page 1
目录
静电纺丝的历史 静电纺丝的设备和原理 静电纺丝的影响因素和特点 静电纺丝的应用
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Page 2
静电纺丝技术的发展历史
1934年 Formhals
1966年 Simons
1971年 Baumgarten
1981年
Larrondo 和Manley
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Page 15
静电纺丝的应用——化学及生物传感器
由静电纺丝得到的纳米级纤维制备化学传感器因为具有超高的比表面积、 快速的反应时间、良好的灵敏度和选择性等优点备受关注。纳米化学传感器在环 境污染物检测、工业反应检测、食品安全监督、药物成分分析等方面有广泛的应 用。
用静电纺丝法制备PANI纳米纤维，并将纤维沉积在Au电极上，制备成NH3 传感器。纳米纤维传感器可以在几分钟内完成NH3的检测过程。
Page 8
3）并列式针头
并列式针头体系是 一种结构简单却易于 实现功能化纳米纤维 制备的喷丝头体系。 它将不同的聚合物溶 液通过紧密靠在一起 的并列式针头同时进 行射流激发，在电纺 过程中平行射流融合， 得到多根纤维互相连 接的束状单根纤维， 因此特别适合制备双 组份聚合物纤维。
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纺丝工艺流程简介ppt课件
33
熔体质量对的纺丝影响
特性粘度 粘度的波动使纺丝时丝条在喷丝板喷出时的流变性能产
生变动，粘度偏低，纺丝时造成注头、浆块；长丝冷却 成型时，凝固点上、下移动，使单丝间条干不匀率增大， 对长丝质量影响较大。 端羧基 端羧基含量上升，表明该聚酯分子量较宽，可纺性变差 凝胶 凝胶是热裂解形成的三向交联聚酯，是一种无明显熔点 的胶状物，它的存在会大大增加纺丝断头，造成DTY成 品深色长丝（俗称D丝），以及引起过滤器和组件堵塞。
肖永新盛虹化纤内训资料11聚酯聚酯22纤维的分类纤维的分类33聚酯纤维的分类聚酯纤维的分类44规格批号的定义规格批号的定义55常用的物性指标常用的物性指标66常见的外观指标常见的外观指标盛虹化纤内训资料化学名化学名聚对苯二甲酸乙二酯聚对苯二甲酸乙二酯petpet商品名商品名涤纶涤纶盛虹化纤内训资料天然纤维天然纤维自然界生长形成的纤维自然界生长形成的纤维11植物纤维植物纤维22动物纤维动物纤维毛蚕丝唯一的天然长丝毛蚕丝唯一的天然长丝33矿物纤维矿物纤维石棉存在于地壳中用于建石棉存在于地壳中用于建筑防火等筑防火等盛虹化纤内训资料化学纤维化学纤维
初始模量表征纤维对小形变的抵抗能力。在衣 着上则反映纤维对小的拉伸作用或弯曲作用所 表现的硬挺度。纤维的初始模量越大，越不易 变形。在合成纤维的主要品种中，涤纶的初始 模量为最大，其次为腈纶，锦纶则较小。因此 涤纶织物挺括、不易起邹；锦纶易邹，保形性 差。
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6、染色性（DTY、FDY） 染色性是纺织纤维的一项重要性能，它包含
的内容主要有：可采用的合适染料、可染得 的色谱是否齐全及深浅程度、染色工艺实施 的难易、染色均匀性以及染色后的各项染色 牢度等。 纤维的染色性与三方面因素有关：染色亲和 力、染色速度及染料—纤维复合物的性质。
熔体质量对的纺丝影响
特性粘度 粘度的波动使纺丝时丝条在喷丝板喷出时的流变性能产
生变动，粘度偏低，纺丝时造成注头、浆块；长丝冷却 成型时，凝固点上、下移动，使单丝间条干不匀率增大， 对长丝质量影响较大。 端羧基 端羧基含量上升，表明该聚酯分子量较宽，可纺性变差 凝胶 凝胶是热裂解形成的三向交联聚酯，是一种无明显熔点 的胶状物，它的存在会大大增加纺丝断头，造成DTY成 品深色长丝（俗称D丝），以及引起过滤器和组件堵塞。
肖永新盛虹化纤内训资料11聚酯聚酯22纤维的分类纤维的分类33聚酯纤维的分类聚酯纤维的分类44规格批号的定义规格批号的定义55常用的物性指标常用的物性指标66常见的外观指标常见的外观指标盛虹化纤内训资料化学名化学名聚对苯二甲酸乙二酯聚对苯二甲酸乙二酯petpet商品名商品名涤纶涤纶盛虹化纤内训资料天然纤维天然纤维自然界生长形成的纤维自然界生长形成的纤维11植物纤维植物纤维22动物纤维动物纤维毛蚕丝唯一的天然长丝毛蚕丝唯一的天然长丝33矿物纤维矿物纤维石棉存在于地壳中用于建石棉存在于地壳中用于建筑防火等筑防火等盛虹化纤内训资料化学纤维化学纤维
初始模量表征纤维对小形变的抵抗能力。在衣 着上则反映纤维对小的拉伸作用或弯曲作用所 表现的硬挺度。纤维的初始模量越大，越不易 变形。在合成纤维的主要品种中，涤纶的初始 模量为最大，其次为腈纶，锦纶则较小。因此 涤纶织物挺括、不易起邹；锦纶易邹，保形性 差。
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6、染色性（DTY、FDY） 染色性是纺织纤维的一项重要性能，它包含
的内容主要有：可采用的合适染料、可染得 的色谱是否齐全及深浅程度、染色工艺实施 的难易、染色均匀性以及染色后的各项染色 牢度等。 纤维的染色性与三方面因素有关：染色亲和 力、染色速度及染料—纤维复合物的性质。
纺丝工艺流程简介ppt课件
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8、含油率（OPU） 不同品种的含油率中心值不同，但要求要均匀。 少油、多油均会影响加弹张力、染色均匀性和断 头等。
9、DF值：即动态热拉伸应力。反映丝条结晶、 取向情况。影响加弹丝张力、染色均匀性和断头 情况。国家标准没有此项要求，为内控标准。
10、网络度 作用是增加单丝间的报合性，减少退绕、加弹、 织造时的毛丝、断头。
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常见的外观指标
毛丝： ⑴复丝中筒子表面的单根纤维断裂后的丝头或成环状的松圈丝。 ⑵单丝断裂露头2mm以上为毛丝。松圈丝高度大于等于3mm开始计 算。
蛛网丝、网绊丝： 长度大于1cm开始计算，距管底1cm以内的网绊丝 单面不降等， 双面降B级。 严重影响退绕的直接作废丝处理。
飘丝：根据公司标准降级。（纤度范围超过B级作废丝处理。） 油污丝：A级品指轻微不明显的油污。
7
规格、批号的定义
规格:一般包括四个要素 1、粗细程度（线密度） 2、单丝孔数 3、截面形状 （圆形截面、异形截面） 4、光泽 （半消光、大有光、全消光）
一般还要注明POY、DTY、FDY等。若不注明 截面形状和光泽，则默认为圆形、半消光。
8
异形截面纤维
在合成纤维成型过程中，采用异形喷丝孔（非圆形孔 眼）纺制的具有非圆形横截面的纤维或中空纤维， 这种纤维称为异形截面纤维，简称异形纤维。
10
我司异形纱图片
“+”字纱
11
我司异形纱图片
三孔中空纱
12
我司异形纱图片
四孔中空纱
13
我司异形纱图片
“米”字纱
14
我司异形纱图片
中空纱
15
批号的定义
将原料、规格、生产工艺、物理性能完全 相同的一批丝指定一个代号，叫“批号”。 不同批号的丝不能混用
8、含油率（OPU） 不同品种的含油率中心值不同，但要求要均匀。 少油、多油均会影响加弹张力、染色均匀性和断 头等。
9、DF值：即动态热拉伸应力。反映丝条结晶、 取向情况。影响加弹丝张力、染色均匀性和断头 情况。国家标准没有此项要求，为内控标准。
10、网络度 作用是增加单丝间的报合性，减少退绕、加弹、 织造时的毛丝、断头。
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常见的外观指标
毛丝： ⑴复丝中筒子表面的单根纤维断裂后的丝头或成环状的松圈丝。 ⑵单丝断裂露头2mm以上为毛丝。松圈丝高度大于等于3mm开始计 算。
蛛网丝、网绊丝： 长度大于1cm开始计算，距管底1cm以内的网绊丝 单面不降等， 双面降B级。 严重影响退绕的直接作废丝处理。
飘丝：根据公司标准降级。（纤度范围超过B级作废丝处理。） 油污丝：A级品指轻微不明显的油污。
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规格、批号的定义
规格:一般包括四个要素 1、粗细程度（线密度） 2、单丝孔数 3、截面形状 （圆形截面、异形截面） 4、光泽 （半消光、大有光、全消光）
一般还要注明POY、DTY、FDY等。若不注明 截面形状和光泽，则默认为圆形、半消光。
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异形截面纤维
在合成纤维成型过程中，采用异形喷丝孔（非圆形孔 眼）纺制的具有非圆形横截面的纤维或中空纤维， 这种纤维称为异形截面纤维，简称异形纤维。
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“+”字纱
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三孔中空纱
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我司异形纱图片
四孔中空纱
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“米”字纱
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中空纱
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批号的定义
将原料、规格、生产工艺、物理性能完全 相同的一批丝指定一个代号，叫“批号”。 不同批号的丝不能混用
纺丝工艺生产ppt课件
储干系列课程之纺丝工艺︱2011年第二期︱培训组︱ 21
21
上油、导丝、废丝系统
导丝系统
导丝机构用来控制丝束的运动方向， 包括导丝辊、导丝棒、导丝钩等。
储干系列课程之纺丝工艺︱2011年第二期︱培训组︱ 22
22
第一热辊及分丝辊
储干系列课程之纺丝工艺︱2011年第二期︱培训组︱ 23
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第二热辊及分丝辊
熔体进入箱体后，经两次一分为二的内部分
配通向计量泵座，经计量泵座一分为六流向
计量泵，经计量后的熔体流向纺丝组件，在
纺丝组件内，熔体经过滤和增压经过喷丝板
挤出成型
储干系列课程之纺丝工艺︱2011年第二期︱培训组︱ 7
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纺丝箱体
储干系列课程之纺丝工艺︱2011年第二期︱培训组︱ 8
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纺丝箱结构示意图
无风区高度,无风区高度增大凝固点下降，取向度降低，这会使HDK下降伸
长增大，有利于纺丝速度提高）及后纺车速提高。（因纤维的拉伸倍数一
储干系列课程之纺丝工艺︱2011年第二期︱培训组︱ 26
定，前纺车速提高POY的剩余拉伸倍数下降
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组件工艺
细旦多孔丝组件压力高可改善熔体流动性从而有利于纺 丝，组件压力每升高100Kg相当于熔体温度升高4℃。 喷丝板的孔径要根据剪切速率和喷丝头拉伸倍数等决定。 孔径在满足生产的情况下小一点好，可避免皮芯结构的 形成。但太小加工困难。组件压力一般控制在170Kg左
度降（主要靠熔体冷却器出口温度及脱过热器的压力等参数控制）
不是制定纺丝温度的唯一依据， 因为熔体冷却器出口温度及脱过 热器的压力等参数影响
纤维的强伸做适当调整
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储干系列课程之纺丝工艺︱2011年第二期︱培训组︱ 25
静电纺丝最终版ppt课件
3）并列式针头
并列式针头体系是一 种结构简单却易于实现功能 化纳米纤维制备的喷丝头体 系。它将不同的聚合物溶液 通过紧密靠在一起的并列式 针头同时进行射流激发，在 电纺过程中平行射流融合， 得到多根纤维互相连接的束 状单根纤维，因此特别适合 制备双组份聚合物纤维。
并列式针头
4）多针头 在并列式针头装置的基础上，
交流电电纺可显著提高射流鞭动的稳定性，纤维变 粗但有序性增加，同时也可在绝缘的接收装置上有较大的 接收面积。但在纺丝过程中交流电频率不易调整（要考虑 每次的实验条件：温湿度、溶液性质等）。
喷丝头
喷丝头的作用就是在纺丝过程中产生纺丝小液滴，提供射流激发位点。 一般分为无针头和针头两种不同的喷丝体系，其中针头体系根据针头数量和 形式的不同，还可以进一步分为单头、同轴、并列电，电源的两 极分别连接在喷丝头和接收装置。根据电源性质的不同， 可分为直流和交流高压电源两种，都可用于静电纺丝。
直流高压电在电纺过程中通常采用感应充电的方式， 即将直流高压电直接接在喷丝头上，接收装置接地或反之。 电压极性对纺丝过程影响不大，实验室多采用高压正电纺 丝。
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。
1、无针头体系。核心思想就是在自由聚合物溶液表面形成大量射流激发位点。
2、针头体系。 1）单针头 单针头最常见，根据需要可选择不同型号的针头。
2）同轴针头 同轴电纺的一个优点在于可以突破单头体系的限制，将一些难以直接电 纺的聚合物通过同轴电纺装置制备纳米纤维。另一个优势是通过将核层选择性 移除，还可以制备中空纳米纤维结构。
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Fig.5 Average H2 evolution rates of the as-fabricated
mesoporous TiO2 fibers, solid TiO2 fibers and P25.
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parison of the related work for photocatalytic H2 production
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纳米纤维
定义：美国国家科学基金会(NSF)定义纳米纤维为至少在一 维空间尺度上小于100 nm 的纤维。无纺布工业一般认为直 径小于1 μm 的纤维就是纳米纤维。
特点：在微观上表现为纳米结构，具有纳米材料具有的一切 特性；而在宏观上表现为网毡结构，可以在重力作用下自然 沉降而分离。
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ACS Appl. Mater. Interfaces 2011, 3, 369–377
mesoporous TiO2 nanofibers, solid TiO2 nanofibers, and P25 under different irradiation time. (b) Results of reusability experiments for photocatalytic H2 generation using the present three pho最t新oc. atalysts. (c) Schematic illustration10of mesoporous fibers with enhanced photocatalytic activities.
Nano lett 2004, 4, 933
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Nano lett 2004, 4, 933
实验部分：
纺丝液：PVP(K-30)、 TBOT(钛酸丁酯，钛源) 、DIPA(偶氮二羧酸二 异丙酯，发泡剂)；无水 乙醇、醋酸作溶剂。
静纺
PVP/TBOT/ DIPA fibers
煅烧
TiO2 nanofibers
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J. Am. Chem. Soc. 2014, 136, 16716 −16719
静电纺丝技术
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将前驱体溶液带上高 压静电，带电的聚合 物液滴在电场的作用 力下于毛细管的 Taylor锥顶点被加速。 当电场力足够大时， 聚合物液滴可克服表 面张力形成喷射细流。 细流在喷射过程中溶 剂挥发或固化，最终 落在接受装置上，形 成类似非织造布状的 纤维毡。
of Ti, O and N within a single pre最cu新r.sor fiber under SEM.
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Fig.2 (a,b) SEM images of theTiO2 mesoporous nanofibers. (c) TEM image of a single mesoporous TiO2 nanofiber. (d) XRD pattern of Sample A1 after calcination. (e)Nitrogen adsorption−desorption isotherm of the TiO2 mesoporous nanofibers. (f) Corresponding pore size distribution.
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Fig.3 (a-b) SEM images of the electrospun polymer fibers of Sample A2. (c-d) SEM images of the calcined products of Sample A2. (e) XRD pattern recorded from the calcined products Sample A2. (f) Nitrogen adsorptiondesorption isotherm of the calcined products of Sample A2.
DIPA,分子式为C8H14N2O4，在160 ℃ 左右完全分解为气相 CO2、NO2、H2O。
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Fig.1 (a-b) Typical SEM images of the as-spun polymer precursor of
Sample A1 under different magnifications. (c-e) The element mappings
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Table1. Surface properties of the TiO2 mesoporous nanofibers of Sample A1 and A2 as well as P25
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Fig.4 (a) Hydrogen production photocatalyzed by the as-fabricated
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12最新.13总结：1.利用静电纺丝技术合成了具有超长结构的纳米纤维。
2.引入发泡剂，得到了具有均一的介孔结构的纳米纤维 ，并证明了其普适性。
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