静电纺丝技术.ppt
《静电纺丝技术.ppt》由会员分享,可在线阅读,更多相关《静电纺丝技术.ppt(22页珍藏版)》请在得力文库 - 分享文档赚钱的网站上搜索。
1、静电纺丝法制备纳米材料静电纺丝法制备纳米材料静电纺丝的历史静电纺丝的设备和原理静电纺丝的影响因素和特点静电纺丝的应用目录1934年年Formhals1966年年Simons1971年年Baumgarten1981年年Larrondo和和Manley首次在专利中提出该技术。他设计了一套聚合物溶液在强电场下的喷射进行纺丝的加工装置。专利中叙述了用静电纺丝技术制备超细超轻无纺布的装置,且发现粘度高时,纤维连续,粘度低时,纤维短且细。设计了一套装置,可以制备直径在0.05-1.1微米的丙烯酸纤维。考察了纤维直径与溶液黏度、射流长度及环境气体组分之间的关系。将聚乙烯和聚丙烯熔体纺成连续的纤维,研究发现,
2、直径取决于电场,操作温度和熔融体粘度,与喷丝嘴直径无明显关系。静电纺丝技术的发展历史静电纺丝技术的发展历史1995年年R eneker对静电纺丝进行研究,探讨了静电纺丝过程的不稳定性,静电纺丝迅速发展 将装有聚合物浓溶液或熔体的注射器的导电金属针尖与高电压发生器的正极相连,采用接地的金属平板作为接收装置。在针尖上加高压静电,悬浮的带电液滴在电场力的作用下被拉伸形成一种泰勒(Taylor)锥。当电场力达到可以克服聚合物液滴的表面张力时,聚合物液滴表面开始形成喷射细流,细流在喷射过程中溶剂蒸发或固化,以无纺布的形式沉积在收集板上。静电纺丝的静电纺丝的原理原理Taylor(泰勒)锥:溶液处于储液管中
3、,在溶液与管壁的粘附力、本身的粘度和表面张力的作用下形成悬挂在管口的液滴,在电场力的作用下液滴表面布满了电荷,电荷之间的库仑斥力与液滴表面张力相反,随着电场力的增加,液滴逐渐被拉长,当所施加的电场力的数值与液滴的表面张力相等时,液滴就形成了顶角为49.3的圆锥,被命名为“泰勒锥”。静电纺丝的基本设备包括:静电纺丝的基本设备包括:高压电源、推进装置、电纺溶液和收集装置组成。通过调整溶液浓度、溶液粘度、电场场度和接收距离等工艺参数,可制备直径范围在50nm-5um的聚合物及功能陶瓷纤维。通过采用不同的收集装置,可以得到在一定尺寸范围内取向平行的纤维阵列。基本设备基本设备喷丝头喷丝头 喷丝头的作用就
4、是在纺丝过程中产生纺丝小液滴,提供射流激发位点。一般分为无针头和针头两种不同的喷丝体系,其中针头体系根据针头数量和形式的不同,还可以进一步分为单头、同轴、并列、多头等不同的形式。1 1、无针头体系、无针头体系。核心思想就是在自由聚合物溶液表面形成大量射流激发位点。2、针头体系针头体系 1 1)单针头)单针头 单针头最常见,根据需要可选择不同型号的针头。2 2)同轴针头)同轴针头 同轴电纺的一个优点在于可以突破单头体系的限制,将一些难以直接电纺的聚合物通过同轴电纺装置制备纳米纤维。另一个优势是通过将核层选择性移除,还可以制备中空纳米纤维结构。3 3)并列式针头)并列式针头 并列式针头体系是一种结
5、构简单却易于实现功能化纳米纤维制备的喷丝头体系。它将不同的聚合物溶液通过紧密靠在一起的并列式针头同时进行射流激发,在电纺过程中平行射流融合,得到多根纤维互相连接的束状单根纤维,因此特别适合制备双组份聚合物纤维。并列式针头4 4)多针头)多针头在并列式针头装置的基础上,进一步增大针头间的距离就发展为多可针头体系,针头数量从2个到十几个不等,也称为平行电纺。多针头纺丝体系静电纺丝的特点1.1.溶液浓度溶液浓度 (离子和聚合物离子和聚合物)2.2.电场强度电场强度3.3.接受距离接受距离 控制纤维直径控制纤维直径控制纤维取向控制纤维取向1.1.收集器的形状收集器的形状2.2.收集器的运动收集器的运动
6、3.3.外加磁场外加磁场静电纺丝的特点在平行圆环上加上与在平行圆环上加上与静电纺丝相同的电荷,静电纺丝相同的电荷,限制了经典纺丝的限制了经典纺丝的“鞭动鞭动”,使得静电纺,使得静电纺丝呈现有序性。丝呈现有序性。静电纺丝的特点空心CFO纤维PZT芯CFO 壳纤维CFO芯 PZT 壳纤维控制纤维结构控制纤维结构静电纺丝的应用静电纺丝的应用电池和电极材料电池和电极材料 以锂离子电池为例,静电纺能很好的改变其性能。以锂离子电池为例,静电纺能很好的改变其性能。将将PAN的静电纺丝和惰性气体下的热处理巧妙的结合起来,制备出高纯的碳纳的静电纺丝和惰性气体下的热处理巧妙的结合起来,制备出高纯的碳纳米纤维网络结
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 静电 纺丝 技术
限制150内