双组份纺丝工艺中纤维螺旋结构形成机理的研究

发布时间：2024-02-01 09:36

　　近年来纳米技术的兴起极大地拓展了基于仿生学材料设计的研究与运用。微纳米纤维由于其直径能够达到微纳米级而具备高比表面积、高孔隙率等性能。相比于传统的平直的微纳米纤维,将自然界普遍存在的螺旋结构引入后所形成的双组份微纳米纤维不仅突出了原有的性能更赋予了其所不具备的弹性和柔性。基于这些优异性能,双组份微纳米纤维在吸附过滤、组织工程、微纳机电系统和微电子元件等领域有重要的应用前景。双组份微纳米螺旋纤维的制备主要是利用不同聚合物之间的性能差异来获得所需的螺旋结构。其主要的制备工艺为复合静电纺丝和双组份熔喷纺丝。本文参照黄瓜卷须螺旋缠绕的形成以及加热双金属片模型构建了能够用于阐释双组份微纳米纤维螺旋结构形成机理的力学模型,并给出了能够用于描述螺旋结构的固有曲率k₀的数学求解式。通过对各组份聚合物单独在对应外加物理场中拉伸运动的模拟得到计算固有曲率k₀所需的必要数据,从而完成最终求解。本文根据以上构建的模型,按照对应计算流程分别完成了熔喷纺丝工艺中聚丙烯(PP)/热塑性聚氨酯弹性体(TPU)以及静电纺丝中醋酸(CA)/TPU两种双组份微纳米螺旋纤维曲率k<...

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【部分图文】：

图1-1熔喷工艺简图

东华大学硕士学位论文第一章绪论2装置的成网帘上。通过该原理所制备的微纳米纤维直径一般在3-5μm，最细时可达纳米级。因此其产品结构蓬松，比表面积大且透气性较好，孔隙率高且过滤性能优良。除一般的过滤材料外还可用于生物洁净、环境净化等高技术性附加值材料，如医疗卫生材料、电池隔膜材料等....

图1-2双组份熔喷工艺原理图[3]

东华大学硕士学位论文第一章绪论3等结构各异的双组份纤维，其纤维直径可达2μm。Hills公司还对以往单组份熔喷纺丝工艺中所用的衣架式熔体分配系统进行了改进。因为两种聚合物在喷丝孔处汇集时其温度差异十分明显。故而Hills设计制造了新型薄板分配板，通过多路缝隙对不同聚合物的流动进行....

图1-3复合静电纺所用喷嘴结构图

东华大学硕士学位论文第一章绪论4能的需求。不同的是复合静电纺丝主要是对喷嘴结构的改进[8]。根据所用喷嘴的结构不同，可以将复合静电纺丝分为以下几种：肩并肩型静电纺、同轴静电纺和偏芯静电纺[9]，其喷嘴结构简图如图1-3所示。图1-3复合静电纺所用喷嘴结构图同轴静电纺与传统的单针型....

图2-1(a)双组份BABA

东华大学硕士学位论文第二章双组份微纳米纤维螺旋结构的形成机理13第二章双组份微纳米纤维螺旋结构的形成机理螺旋结构在自然界中广泛存在，比如植物卷须、细羊毛等。Gerbod等[70]在对黄瓜卷须的螺旋状缠绕方式的形成机理进行研究时，构建了双层预应力橡胶条带的物理模型来解释这种行为。本....

本文编号：3891905