國內(nèi)高壓靜電紡絲設(shè)備現(xiàn)在開展迅速，首要原因是國外進(jìn)口產(chǎn)品對(duì)中國市場(chǎng)的沖擊，帶動(dòng)了國內(nèi)的前期科研者一起來開拓和替代進(jìn)口的產(chǎn)品。早在1882年，Raleigh的研究發(fā)現(xiàn)，帶電的液滴在電場(chǎng)中不穩(wěn)定，進(jìn)入電場(chǎng)之后，由于電場(chǎng)力的作用，容易劈裂成較小的液滴。Taylor的研究表明，帶電的液滴通過噴絲頭進(jìn)入電場(chǎng)以后，在電場(chǎng)力以及液體表面張力的共同作用下，液滴逐漸被拉長，形成一個(gè)錐狀體(Taylor錐)，并確定其角度為49.3°。
靜電紡絲過程中，聚合物溶液或熔體被擠壓到噴絲頭，由于電場(chǎng)力和表面張力的作用，在噴絲頭處形成Taylor錐，隨著紡絲液不斷的被推入電場(chǎng)，紡絲液便會(huì)從Taylor錐噴出，在電場(chǎng)中受電場(chǎng)力的作用而被繼續(xù)拉伸，當(dāng)射流被拉伸到一定程度時(shí)，便會(huì)克服表面張力，發(fā)生非穩(wěn)定性彎曲進(jìn)而被拉伸并分裂成更細(xì)的射流，此時(shí)射流的比表面積迅速增大而使溶劑快速揮發(fā)，終在收集裝置上被收集并固化形成非織造布狀的纖維氈。
靜電紡絲的影響因素主要包括溶液性質(zhì)(如黏度、濃度、相對(duì)分子質(zhì)量分布、彈性傳導(dǎo)率、介電常數(shù)、表面張力等)，過程條件(如電壓、擠出率、噴絲頭與接收裝置之間的距離、噴絲頭直徑等)和環(huán)境因素(如溫度、濕度、氣體流速等)。對(duì)于這一方面，很多人進(jìn)行了研究。
現(xiàn)有的研究結(jié)果表明，在靜電紡絲過程中，影響纖維性能的主要工藝參數(shù)主要有：聚合物溶液濃度、紡絲電壓、固化距離(噴嘴到接絲裝置距離)、溶劑揮發(fā)性和擠出速度等。
(1)合物溶液濃度
聚合物溶液濃度越高，粘度越大，表面張力越大，而離開噴嘴后液滴分裂能力隨表面張力增大而減弱。通常在其它條件不變時(shí)，隨著聚合物溶液濃度的增加纖維的直徑也增大。
(2)紡絲電壓
隨著對(duì)聚合物溶液施加的電壓增大，體系的靜電力增大，液滴的分裂能力相應(yīng)增強(qiáng)，所得纖維的直徑趨于減少。
(3)固化距離
聚合物液滴經(jīng)噴嘴噴出后，在空氣中伴隨著溶劑揮發(fā)細(xì)流中的同時(shí)，合物濃縮固化成纖維，后被接絲裝置接受。對(duì)于不同的體系，固化距離對(duì)纖維直徑的影響不同。例如，對(duì)于聚苯乙烯(PS)/THF體系研究表明，改變固化距離，對(duì)纖維直徑的影響不明顯。而對(duì)于聚丙烯腈(PAN)/N，N-二甲基甲酰胺(DMF)體系，纖維直徑隨著接收距離的增大而減小。
(4)溶劑
與常規(guī)的溶液紡絲相似，溶劑的性質(zhì)對(duì)溶液電的靜電紡絲纖維的成形與結(jié)構(gòu)和性能有很大的影響，溶劑的揮發(fā)性對(duì)纖維的形態(tài)起著重要的作用。
4靜電紡絲技術(shù)的應(yīng)用
隨著納米技術(shù)的發(fā)展，靜電紡絲作為一種簡便有效的可生產(chǎn)納米纖維的新型加工技術(shù)，將在生物醫(yī)用材料、過濾及防護(hù)、催化、能源、光電、食品工程、化妝品等領(lǐng)域發(fā)揮巨大作用。
①在生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域，納米纖維的直徑小于細(xì)胞，可以模擬天然的細(xì)胞外基質(zhì)的結(jié)構(gòu)和生物功能;人的大多數(shù)組織、器官在形式和結(jié)構(gòu)上與納米纖維類似，這為納米纖維用于組織和器官的修復(fù)提供了可能;一些電紡原料具有很好的生物相容性及可降解性，可作為載體進(jìn)入人體，并容易被吸收;加之靜電紡納米纖維還有大的比表面積、孔隙率等優(yōu)良特性，因此，其在生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域引起了研究者的持續(xù)關(guān)注，并已在藥物控釋、創(chuàng)傷修復(fù)、生物組織工程等方面得到了很好的應(yīng)用。
②纖維過濾材料的過濾效率會(huì)隨著纖維直徑的降低而提高，因而，降低纖維直徑成為提高纖維濾材過濾性能的一種有效方法。靜電紡纖維除直徑小之外，還具有孔徑小、孔隙率高、纖維均一性好等優(yōu)點(diǎn)，使其在氣體過濾、液體過濾及個(gè)體防護(hù)等領(lǐng)域表現(xiàn)出巨大的應(yīng)用潛力。
?、垤o電紡纖維能夠有效調(diào)控纖維的精細(xì)結(jié)構(gòu)，結(jié)合低表面能的物質(zhì)，可獲得具有超疏水性能的材料，&并有望應(yīng)用于船舶的外殼、輸油管道的內(nèi)壁、高層玻璃、汽車玻璃等。但是靜電紡纖維材料若要實(shí)現(xiàn)在上述自清潔領(lǐng)域的應(yīng)用，必須提高其強(qiáng)力、耐磨性以及纖維膜材料與基體材料的結(jié)合牢度等。
?、芫哂屑{米結(jié)構(gòu)的催化劑顆粒容易團(tuán)聚，從而影響其分散性和利用率，因此靜電紡纖維材料可作為模板而起到均勻分散作用，&同時(shí)也可發(fā)揮聚合物載體的柔韌性和易操作性，還可以利用催化材料和聚合物微納米尺寸的表面復(fù)合產(chǎn)生較強(qiáng)的協(xié)同效應(yīng)，提高催化效能。
?、蒽o電紡納米纖維具有較高的比表面積和孔隙率，可增大傳感材料與被檢測(cè)物的作用區(qū)域，有望大幅度提高傳感器性能。此外，靜電紡納米纖維還可用于能源、光電、食品工程等領(lǐng)域。
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