直线式熔体二次微分电纺纳米纤维制备与方法研究
发布时间：2021-11-08 08:32
纤维接近或达到纳米尺度时,可以表现出多种优于普通尺寸材料的特殊性能,如高比表面积、优异的力学性能及柔性等,因此在众多领域中获得广泛应用。因熔体微分静电纺丝技术具有不使用溶剂、生产成本低、适用的材料种类多等优点,本文在纤维制备和研究过程中主要选择的是熔体微分静电纺丝法,在文章中首先介绍了熔体静电纺丝基本原理及工艺特点,概述了国内外熔体静电纺丝装置及工艺特点,其次介绍了笔者团队近些年来在熔体微分静电纺丝工艺、材料、装置设备及推进产业化生产中的研究成果,并在此基础上提出了几点对熔体静电纺丝技术研究重点的见解。最后,在熔体微分的基础上参考结合了微纳叠层技术,提出了直线式熔体二次微分电纺纳米双组分纤维制备方法。具体研究内容如下:（1）通过实验室基于微分层叠技术自主研发制备的微纳层叠器,成功获得了厚度为1mm的聚丙烯（PP）/聚乳酸（PLA）共挤叠层复合物。利用微纳层叠器实现了两种高分子材料的微层流复合,其中,经过一节层叠器后可实现一分为四的层叠复合,连续经过六节层叠器后,获得的复合材料分层数达到了 2*46=8192,其单层薄膜厚度已达到了纳米尺度,以微纳叠层法达到了一次微分的目的,为接下来静电...
【文章来源】：北京化工大学北京市 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：84 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１－７盘式熔体静电纺丝装置图［３５】??Ｆｉｇ．?１－７?Ｄｉｓｃ?ｍｅｌｔ?ｅｌｅｃｔｒｏｓｐｉｎｎｉｎｇ?ｄｅｖｉｃｅ＾３５３??
?北京化工大学硕士学位论文???１．３熔体微分静电纺丝技术??上文中提及熔体静电纺丝法的诸多优点，但其也不是十全十美，同样也存在??着一些不足：１）需要加热熔融原材料，装置复杂；２）熔体的黏度较大，流道易??堵塞，不易清理；３）适用的原材料与溶液静电纺丝法相比较少，如现阶段只适??合热塑性材料；４）制备的纤维直径细度较大等。在此基础上笔者实验室在高分??子熔体先进制造的发展及推动其工业化中付出了很大心血［４４］，将高分子先进制??造微积分理论与熔体静电纺丝法有机结合，形成了熔体微分静电纺丝技术，此技??术一定程度上解决了上述问题。??熔体微分静电纺丝技术中泰勒锥及射流的分割与形成和大自然中的瀑布现??象有些类似［２４１如图１－８所示。利用流体因溢出而分流地特性，设计加工出微分??锥面喷头，该喷头可因流道不同分为环形外锥面和环形内锥面两种，如图１－９所??示［４５］。??■ＨＩＫＰ??图１－８大自然瀑布照片【２４］??Ｆｉｇ．?１－８?Ｔｈｅ?ｐｉｃｔｕｒｅ?ｏｆ?ｎａｔｕｒｅ?ｗａｔｅｒｆａｌｌ１２４１??１０??
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【参考文献】：
期刊论文
[1]超临界二氧化碳技术制备的聚丙烯/三元乙丙橡胶开孔发泡材料的吸油行为[J]. 王明,李星. 材料导报. 2018(08)
[2]无针熔体静电纺丝的研究进展[J]. 杨涛,何雪涛,丁玉梅,谭晶,杨卫民,李好义. 塑料科技. 2018(03)
[3]微纳层叠挤出技术的研究进展[J]. 熊良钊,杨卫民,周星,李长金,焦志伟. 中国塑料. 2015(08)
[4]熔体静电纺丝技术研究进展[J]. 杨卫民,李好义,吴卫逢,丁玉梅. 北京化工大学学报(自然科学版). 2014(04)
[5]多级模内层叠取向模具层叠效果的研究[J]. 李长金,焦志伟,王乾,钟雁,杨卫民. 塑料工业. 2013(10)
[6]多层共挤出薄膜技术的发展概况[J]. 谈述战,程真真,陈丽娜,王梦媚,王德禧. 塑料. 2013(04)
[7]熔体静电纺丝研究进展[J]. 王肖娜,李莘,王宏,徐阳,魏取福. 高分子通报. 2013(07)
[8]阻隔性高分子复合材料制备方法研究进展[J]. 钟雁,王乾,谢鹏程,杨卫民. 塑料科技. 2011(07)
[9]闪蒸纺超细纤维非织造布研究及其应用[J]. 梁越,刘春玲,冼启华,刘张英. 福建轻纺. 2010(07)
[10]静电纺丝原理研究进展[J]. 薛聪,胡影影,黄争鸣. 高分子通报. 2009(06)
博士论文
[1]熔体微分静电纺丝原理、方法与设备[D]. 李好义.北京化工大学 2014
硕士论文
[1]聚合物熔体微分静电纺丝纳米捻线的制备研究[D]. 马小路.北京化工大学 2017
[2]间位芳纶纳米纤维基锂电池隔膜的制备及其性能研究[D]. 肖科.东华大学 2016
本文编号：3483375
【文章来源】：北京化工大学北京市 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：84 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１－７盘式熔体静电纺丝装置图［３５】??Ｆｉｇ．?１－７?Ｄｉｓｃ?ｍｅｌｔ?ｅｌｅｃｔｒｏｓｐｉｎｎｉｎｇ?ｄｅｖｉｃｅ＾３５３??
?北京化工大学硕士学位论文???１．３熔体微分静电纺丝技术??上文中提及熔体静电纺丝法的诸多优点，但其也不是十全十美，同样也存在??着一些不足：１）需要加热熔融原材料，装置复杂；２）熔体的黏度较大，流道易??堵塞，不易清理；３）适用的原材料与溶液静电纺丝法相比较少，如现阶段只适??合热塑性材料；４）制备的纤维直径细度较大等。在此基础上笔者实验室在高分??子熔体先进制造的发展及推动其工业化中付出了很大心血［４４］，将高分子先进制??造微积分理论与熔体静电纺丝法有机结合，形成了熔体微分静电纺丝技术，此技??术一定程度上解决了上述问题。??熔体微分静电纺丝技术中泰勒锥及射流的分割与形成和大自然中的瀑布现??象有些类似［２４１如图１－８所示。利用流体因溢出而分流地特性，设计加工出微分??锥面喷头，该喷头可因流道不同分为环形外锥面和环形内锥面两种，如图１－９所??示［４５］。??■ＨＩＫＰ??图１－８大自然瀑布照片【２４］??Ｆｉｇ．?１－８?Ｔｈｅ?ｐｉｃｔｕｒｅ?ｏｆ?ｎａｔｕｒｅ?ｗａｔｅｒｆａｌｌ１２４１??１０??
?第一章绪论???｜■＾分喷头卜＿??廳?Ｕｆ?ｆ＾??ｔＩＩ＾?；ｉ，ｒ??接收板ｉ?１丨丨ＩＩ１１??Ｉ?，’?Ｎ＇Ｓｎ＊Ｖ?Ｉ??，，４＾????＾?????图１－９?（ａ）外锥面熔体微分静电纺丝喷头（ｂ）内锥面熔体微分静电纺丝喷头［４５１??Ｆｉｇ．?１－９?（ａ）?Ｅｘｔｅｒｎａｌ?ｃｏｎｅ?ｍｅｌｔ?ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌ?ｅｌｅｃｔｒｏｓｔａｔｉｃ?ｓｐｉｎｎｉｎｇ?ｎｏｚｚｌｅ；??（ｂ）?Ｉｎｎｅｒ?ｃｏｎｅ?ｍｅｌｔ?ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌ?ｅｌｅｃｔｒｏｓｔａｔｉｃ?ｓｐｉｎｎｉｎｇ?ｎｏｚｚｌｅ１４＾??从图中可以看出，熔体由流道进入环形锥形喷头处，因高聚物材料具有黏度??较高的特性，均匀流延在整个锥面最终到达尖端处，在电场力的拉伸下形成一圈??泰勒锥，且泰勒锥的数量随着电场力的增加而增加，在不增加纺丝针头的情况下，??增加射流，提高产量，避免了增加针头而引起的静电干扰。在接下来的实验中，??通过经验积累发现内锥面喷头的熔体分布较为均匀，所制备纤维质量较外锥面更??好，其熔体微分纺丝内锥面喷头纺丝过程图和实物图如图１－１０所示。??图丨－１０?ａ）纺丝过程图ｂ）内锥面微分喷头实物图??Ｆｉｇ．?１－１０?ａ）?Ｓｐｉｎｎｉｎｇ?ｐｒｏｃｅｓｓ?ｄｉａｇｒａｍ?ｂ）?ａｃｔｕａｌ?ｄｒａｗｉｎｇ?ｏｆ?ｄｉｉｆｅｒｅｎｔｉａｌ?ｎｏｚｚｌｅ?ｗｉｔｈ?ｉｎｎｅｒ?ｃｏｎｅ??１１??
【参考文献】：
期刊论文
[1]超临界二氧化碳技术制备的聚丙烯/三元乙丙橡胶开孔发泡材料的吸油行为[J]. 王明,李星. 材料导报. 2018(08)
[2]无针熔体静电纺丝的研究进展[J]. 杨涛,何雪涛,丁玉梅,谭晶,杨卫民,李好义. 塑料科技. 2018(03)
[3]微纳层叠挤出技术的研究进展[J]. 熊良钊,杨卫民,周星,李长金,焦志伟. 中国塑料. 2015(08)
[4]熔体静电纺丝技术研究进展[J]. 杨卫民,李好义,吴卫逢,丁玉梅. 北京化工大学学报(自然科学版). 2014(04)
[5]多级模内层叠取向模具层叠效果的研究[J]. 李长金,焦志伟,王乾,钟雁,杨卫民. 塑料工业. 2013(10)
[6]多层共挤出薄膜技术的发展概况[J]. 谈述战,程真真,陈丽娜,王梦媚,王德禧. 塑料. 2013(04)
[7]熔体静电纺丝研究进展[J]. 王肖娜,李莘,王宏,徐阳,魏取福. 高分子通报. 2013(07)
[8]阻隔性高分子复合材料制备方法研究进展[J]. 钟雁,王乾,谢鹏程,杨卫民. 塑料科技. 2011(07)
[9]闪蒸纺超细纤维非织造布研究及其应用[J]. 梁越,刘春玲,冼启华,刘张英. 福建轻纺. 2010(07)
[10]静电纺丝原理研究进展[J]. 薛聪,胡影影,黄争鸣. 高分子通报. 2009(06)
博士论文
[1]熔体微分静电纺丝原理、方法与设备[D]. 李好义.北京化工大学 2014
硕士论文
[1]聚合物熔体微分静电纺丝纳米捻线的制备研究[D]. 马小路.北京化工大学 2017
[2]间位芳纶纳米纤维基锂电池隔膜的制备及其性能研究[D]. 肖科.东华大学 2016
本文编号：3483375
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