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静电纺丝纳米纤维批量生产的关键点有哪些

经验技巧    2021-09-18 13:43

中国智造2025将是工业发展最近的风口,静电纺丝纳米纤维技术工业化具有绝对的优势成为下一个“风口飞猪”,此间最大的挑战便是将各种电纺纳米纤维组件和有序结构的实验室设置以工业规模再现出来,届时将会在商业界引起巨大反响,那么静电纺丝纳米纤维工业制备时批量生产的关键点有哪些呢?本文将对此展开介绍,希望能够帮助有需求的朋友。

 

静电纺丝纳米纤维批量生产

 

静电纺丝纳米纤维批量生产关键点介绍

鉴于纳米纤维高表面积在各种应用中的优点,将静电纺丝技术快速投入到工业制造批量生产既顺应了工业4.0发展的时代需求,也激发了业界对纳米纤维生产大规模商业化的热情。静电纺丝技术制备纳米纤维从实验室走向产业化的转折关键时期,科研界发现批量生产的难点是生产速率,而制约生产提升的因素则涉及到以下几个方面:

1.静电纺丝溶液溶度

很明显,溶液的浓度决定了静电纺丝纤维质量。由于聚合物在溶液中的浓度更高,则会转化成更大的输出,一些研究人员使用的熔融的聚合物用于电纺,发现使用高粘度溶液的困难在于将其拉伸成纳米直径的纤维。加热溶液可以降低粘度,尽管高于最佳温度,溶剂蒸发速率的增加可能会增加粘度。但业界发现提出振动技术的应用会降低粘度,从而改善静电纺丝。

2.形成旋转射流的溶液体积

在特定的溶液进料速率下,并非所有溶液都可以静电纺成纤维。因此,重要的是考虑形成旋转射流的溶液体积。增加溶液的进料速率应通过一个更高的施加电压,增大的电场强度来补充,或缩短喷丝头尖端和收集器之间的距离。然而,具有高导电性的溶液可能导致电纺纤维自束缚并桥接静电收集器和喷丝头之间的空间。幸运的是,使用移动收集器可以轻松解决这个问题。

3.旋转喷嘴的密度

从概念上讲,旋转喷嘴的密度是指每单位面积的旋转喷嘴的数量。在静电纺丝中,可以放置在已定空间中的孔的数量是有限的,这是由带电射流的弯曲不稳定性所强加的。当使用多个孔时,静电纺丝喷嘴彼此排斥,增加沉积纤维之间的距离。当孔口以正方形网格配置封闭在一起时,情况会恶化。来自周围孔口的边缘电场干扰中心孔处的电场并降低旋转能力。湿纤维从中心孔沉积,而从周边的孔旋转的纤维是干燥的。

综上所述,静电纺丝纳米纤维批量生产关键点包括溶液浓度,形成旋转射流的溶液体积和旋转射流的密度,将这三个环节处理完好,那么静电纺丝纳米纤维批量生产过程将会很顺利了。

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