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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。 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 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 浓 度, 自 制 PA 6 浓度 变化 为 4% 、 6 %、 8 % 、 1 0 % ,切 片 PA 6 度变 化 为 12 % 、 1 4 % 、 16 % 。

静 。

参 液 浓

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 。


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