聚氨酯静电纺丝条件的探索

静电纺丝参数介绍静电纺丝是一种重要的纺织工艺，通过利用静电力将高分子材料以纤维的形式制备出来。

在静电纺丝过程中，各种参数的选择对纤维的质量和性能起着至关重要的作用。

本文将深入探讨静电纺丝的参数选择及其对纤维性能的影响，为相关研究和应用提供指导。

纤维的基本结构在开始讨论静电纺丝参数之前，我们先来了解纤维的基本结构。

纤维通常由分子、聚合物链和晶体等组成。

这些组成部分的排列方式、分子取向和分子间的相互作用力都会影响纤维的性能。

静电纺丝参数的选择静电纺丝的参数包括溶液浓度、喷射电压、喷射距离、气流速度等。

下面将对每个参数进行详细讨论。

1. 溶液浓度溶液浓度是指纺丝液中高分子物质的浓度。

溶液浓度的选择直接影响纤维的直径和物理性质。

较高的溶液浓度会导致纤维直径的增加，但也会增加纤维固化的难度。

因此，在选择溶液浓度时需要综合考虑纤维直径和纤维的可制备性。

2. 喷射电压喷射电压是指静电纺丝设备中用于带电纤维喷射的高压电场。

喷射电压的选择会影响纤维的形成和排列。

较低的喷射电压可能导致纤维断裂，而较高的喷射电压则可能导致纤维溅射和纤维直径的变化。

因此，选择合适的喷射电压至关重要。

3. 喷射距离喷射距离是指从喷射器到收集器的距离。

喷射距离的选择会影响纤维的拉伸和定向。

较大的喷射距离有助于纤维的拉伸和定向，但也会增加纤维断裂的风险。

因此，在选择喷射距离时需要平衡纤维的拉伸和断裂的风险。

4. 气流速度气流速度是指纺丝设备中的辅助气流速度。

较高的气流速度可以帮助纤维的排列和定向，但也会增加纤维的摆动和纤维断裂的可能性。

因此，选择合适的气流速度是确保纤维质量的关键。

不同参数对纤维性能的影响不同的静电纺丝参数对纤维的性能有着不同的影响。

下面将分别讨论每个参数对纤维性能的影响。

1. 溶液浓度对纤维性能的影响•溶液浓度的增加会导致纤维直径的增加。

•较高的溶液浓度会增加纤维的机械强度和热稳定性。

•过高的溶液浓度可能导致纤维的孔隙度增加，从而影响纤维的吸湿性能。

硕士学位论文选题名称基于PCL-1250/LDI的生物可降解聚氨酯的合成、表征及电纺丝研究学号20804008姓名范晓非导师张爱英研究方向生物医用材料二级学科材料学一级学科材料科学与工程学院材料学院2010 年 6 月9 日摘要聚氨酯通常是由软段和硬段交替组成的多嵌段共聚物，分子链中所含有的氨基甲酸酯基团(—NHCOO—)能使分子内与分子间产生强烈的氢键相互作用，适当的软、硬段结构及其比例，可以使聚氨酯获得良好的韧性、弹性、耐水耐化学溶剂性、可加工性和良好物理机械性能。

与此同时，聚氨酯还具有优良的抗凝血性能和生物相容性，以及无过敏反应等性能，在人工心脏、人工血管、人工导管等方面有着广泛的应用。

随着组织工程概念的提出和发展，早期的聚氨酯材料不能生物降解的问题日益引起人们的关注。

为此，本实验尝试利用溶液聚合法合成了一类以赖氨酸衍生物为二异氰酸酯和扩链剂的新型生物可降解聚氨酯材料，研究了其结构与性能之间的关系。

通过静电纺丝技术可降解聚氨酯无纺膜，并探索了该材料作为组织工程血管支架的电纺丝加工技术。

首先用溶液法合成以赖氨酸乙酯二异氰酸酯(LDI)为硬段，赖氨酸乙酯(Lysine)/1,4-丁二醇为扩链剂，以聚(ε-己内酯)二元醇(PCL)为软段的聚氨酯材料。

采用GPC、核磁、红外、DSC、力学性能测试等方法对所制备得到的可降解聚氨酯样品进行了结构和性能表征。

结果表明，投料比相同的情况下，随着硬段含量的增加，聚氨酯材料拉伸强度增加；赖氨酸乙酯扩链合成的聚氨酯力学性能要优于1,4-丁二醇扩链合成的聚氨酯；由于硬段的分子结构不对称，增加硬段含量将增加相混合程度，从而使软段结晶放热峰值温度提高；合成的聚氨酯具有生物可降解性，聚氨酯的酶促降解速率比水解降解速率快。

然后，通过静电纺丝技术制备了以赖氨酸乙酯为扩链剂的聚氨酯可降解聚氨酯无纺膜。

扫描电镜分析发现聚氨酯静电纺丝的可纺性主要取决于纺丝液的浓度，电纺丝的直径在一定范围内随着纺丝液浓度的增加而增加。

第32卷㊀第5期2024年5月现代纺织技术Advanced Textile TechnologyVol.32,No.5May.2024DOI :10.19398/j.att.202309036㊀官网下载㊀㊀知网下载空气过滤用聚氨酯纳米纤维膜的制备及其性能李金超1,梅㊀硕2,杜雨佳1,马㊀骉1,李㊀虹2(1.河南工程学院纺织工程学院,郑州㊀451191;2.中原工学院纺织学院,郑州㊀450007)㊀㊀摘㊀要:为拓展静电纺纳米纤维在空气过滤领域中的应用,以聚氨酯(PU)为原料,加入不同种类的盐,采用静电纺丝法制备树枝状PU 纳米纤维膜㊂利用扫描电镜(SEM)㊁接触角测试仪㊁红外光谱仪㊁自动滤料测试仪测试纳米纤维膜的微观结构㊁亲疏水性㊁化学结构和过滤性能㊂结果表明:在PU 质量分数14%条件下,添加有机盐TBAC,纺丝电压35kV 时,制备的纳米纤维膜的树枝状分叉结构明显;TBAC 的加入使纤维膜的接触角由99.1ʎ减小到82.8ʎ;分叉结构使纳米纤维膜的过滤性能显著提高,与纯PU 纳米纤维膜相比,过滤效率从50.8%提高到93.6%,品质因子从0.009提高到0.073,可满足高效低阻空气过滤材料的需求㊂关键词:聚氨酯;静电纺丝;纳米纤维膜;空气过滤;过滤性能中图分类号:TS102.6㊀㊀㊀文献标志码:A㊀㊀㊀文章编号:1009-265X(2024)05-0018-05收稿日期:20230922㊀网络出版日期:20231216基金项目:河南省高校国家级大学生创新创业训练计划项目(202011517010)作者简介:李金超(1980 ),男,河南南阳人,讲师,主要从事功能高分子材料方面的研究㊂㊀㊀现代工业的发展带来了严重的环境污染问题,细颗粒物(PM 2.5)等各种大气污染物给人的身体健康㊁生存环境等造成了较大影响[1-2]㊂近三年新型冠状病毒感染疫情的扩散,使能有效吸附㊁阻隔有害颗粒物及细菌㊁病毒的空气过滤材料需求激增[3-4]㊂传统过滤材料由于孔径较大,对亚微纳米级的微小颗粒物的过滤能力不足,因此具有纤维直径小㊁孔隙率高等优点的纳米纤维膜是高效空气过滤材料的发展方向之一[5-6]㊂随着研究的深入,空气过滤材料在使用过程中的舒适性问题也受到关注,如用作口罩时,若人体产生的湿气不能快速排出,易引起 眼镜起雾 等问题[7]㊂为进一步提高纳米纤维膜的滤效,相关研究通过在纺丝液中加入适量的无机盐以提高纺丝液的电导率,使纺丝液在高压电场中产生劈裂,获得类似 蛛网 或 树枝状 的分叉结构[8-9],从而获得孔径更小的纳米纤维膜,以达到高效低阻的目的[10-11]㊂本文采用静电纺丝技术,以PU 为原料,四氢呋喃(THF)和N,N -二甲基甲酰胺(DMF)为溶剂,通过在纺丝液中加入盐,促进纺丝过程射流劈裂的产生,制备具有树枝状分叉的PU 纳米纤维膜㊂探讨了盐的种类㊁纺丝电压对纤维膜形貌㊁亲疏水性和过滤性能的影响㊂1㊀实验1.1㊀试剂与仪器试剂:PU(纤维级,大邱泡沫塑料有限公司);N,N -二甲基甲酰胺(DMF,分析纯,天津凯通化学试剂有限公司);四氢呋喃(THF,分析纯,天津凯通化学试剂有限公司);二水合四丁基氯化铵(TBAC,分析纯,天津市科密欧化学试剂有限公司);四正丁基溴化铵(TBAB,分析纯,郑州派尼化学试剂厂)㊂仪器:集热式恒温加热磁力搅拌器(江苏科技仪器有限公司);Sigma 500场发射扫描电子显微镜(德国卡尔蔡司公司);电子精密天平(上海越平科学技术有限公司);微量注射器(浙江史密斯医学仪器有限公司);高压直流电源(东文高压电源天津股份有限公司);红外光谱测试仪(美国Thermo Fisher公司);自动滤料测试仪(美国TSI 公司);接触角测量仪(上海中晨数字技术设备有限公司)㊂1.2㊀树枝状纳米纤维膜的制备图1为树枝状PU纳米纤维膜制备流程,具体步骤:在室温条件下,以PU为溶质(质量分数14%),DMF与THF1ʒ1进行混合制备溶剂,分别加入TBAB和TBAC,充分搅拌溶解,配制一定浓度的均匀纺丝液㊂将纺丝液吸入20mL的针管中,随后将针管装入注射系统中,使用直径为0.67mm的针头作为纺丝喷头㊂设定接收距离为18cm,挤出速度1mL/h㊂图1㊀静电纺丝法制备树枝状PU纳米纤维膜示意图Fig.1㊀Schematic diagram of dendritic PU nanofiber membranes prepared by electrospinning2㊀测试与表征2.1㊀扫描电镜形貌表征裁取一定规格的纳米纤维膜,用导电胶固定于样品台上,以离子溅射仪对纤维膜表面进行喷金处理,采用场发射扫面电子显微镜(SEM)观察所纺制的纳米纤维膜的形貌,并利用软件测量纤维直径,绘制直径分布图㊂2.2㊀表面接触角测试采用OCA20视频接触角测量仪对进行接触角测试,水滴体积为3μL㊂在纤维膜的平整位置任取5个点,测试水滴接触角,多次测试求其平均值㊂2.3㊀红外光谱测试采用傅里叶红外反射光谱(FTIR)法来测定加入TBAB㊁TBAC两种盐后PU纳米纤维膜官能团的变化㊂具体测试方法为:测试前先将纳米纤维膜在80ħ的烘箱中干燥120min,接着在室温条件下,通过红外光谱仪分析测定纳米纤维膜官能团的情况㊂2.4㊀空气过滤性能测试依照国家标准JG/T404 2013使用TSI8130自动滤料测试仪对试样进行空气过滤性能测试,包括过滤效率和阻力㊂为综合评价过滤材料的过滤性能,一般引入品质因数Q F,其计算公式为:Q F=-ln(1-η)ΔP(1)式中:η为过滤效率,%;ΔP为阻力,Pa㊂品质因数越大,综合过滤性能越好[12]㊂3㊀结果与讨论3.1㊀盐的种类对纤维膜形态结构的影响未加盐及分别加入TBAB和TBAC两种不同盐时纳米纤维膜的扫描电镜照片如图2所示,从图中可以看出,在相同纺丝工艺条件下,加入盐后,纳米纤维直径明显下降,加入TBAC的纤维膜树枝状分叉结构更加明显㊂这主要是因为加入盐后,纺丝液的电导率增加,溶液射流更易被极度牵伸产生劈裂,形成纤维细度更小的树枝状结构的纤维膜[13]㊂这些细小的枝状结构使纳米纤维形成的孔径更小,进一步提高纤维膜的过滤效率㊂3.2㊀纺丝电压对纤维膜形态结构的影响在相同的纺丝条件下,纺丝电压对纤维膜结构特别是树枝状纤维细丝的形成具有较大影响,不同纺丝电压时PU纳米纤维膜电镜照片如图3所示㊂当纺丝电压为25㊁30kV时,纤维膜中仅有极少量分叉纤维细丝产生㊂当电压提高到35kV时,纤维膜中出现大量的纤维细丝,且分布均匀,非常利于降低纤维膜整体的孔径,提高过滤效率㊂这主要是因为随着电压增加,纺丝液在静电场中牵伸越充分,越易拉伸分裂细化㊂㊃91㊃第5期李金超等:空气过滤用聚氨酯纳米纤维膜的制备及其性能图2㊀盐的种类对PU 纳米纤维膜形态的影响Fig.2㊀Effect of salt types on the morphology of PU nanofiber membranes图3㊀不同纺丝电压时PU 纳米纤维膜电镜图Fig.3㊀SEM images of nanofiber membranes with different spinning voltages3.3㊀红外光谱分析对纯PU 与分别加入TBAB 和TBAC 两种不同盐时纺制的PU 纳米纤维膜进行红外光谱测试,如图4所示㊂在纯的PU 曲线中,3330cm -1处为水和 OH的振动峰,2936㊁2860cm -1为C H 的伸缩振动峰,1712cm -1和1526cm -1分别为C O 和N H 的伸缩振动峰,这些都是PU 的特征吸收峰[14]㊂加入TBAB 和TBAC 后的PU 复合纳米纤维膜,在2792cm -1和1016cm -1处出现了弱的吸收带,表明两种盐存在于纳米纤维膜中[15]㊂同时,在复合纤维膜中,均含有PU 的特征吸收峰,说明复合纳米纤维膜被成功制备㊂图4㊀PU 纳米纤维膜的红外光谱图Fig.4㊀FTIR spectra of PU nanofiber membranes3.4㊀表面接触角分析测试未加盐与分别加入质量分数为0.4%的TBAB㊁TBAC 后的PU 纳米纤维膜的接触角㊂结果发现:未加盐时纤维膜的接触角为99.1ʎ,加入TBAB 接触角为94.1ʎ,加入TBAC 接触角为82.8ʎ㊂这表明盐的加入使PU 纳米纤维膜的接触角出现不同程度的降低㊂产生这一现象的原因主要是TBAB 与TBAC 这两种盐都有亲水性的铵离子,增加了纤维膜的亲水性㊂这一改变可有效改善空气过滤材料在使用过程中的吸湿㊁导湿性能㊂3.5㊀空气过滤性能分析在纺丝电压㊁挤出速度㊁接收距离㊁溶液浓度等条件均一致的情况下,对不同类型的PU 纳米纤维膜的空气过滤性能进行测试㊂气流速度设置为32L /min,如表1所示㊂相同条件下,未添加盐的PU 纳米纤维膜的过滤效率为45.4%,过滤阻力为67.3Pa;加入TBAB 后纤维膜过滤效率为57.2%,过滤阻力为84.8Pa;加入TBAC 后过滤效率为93.6%,过滤阻力为33.7Pa㊂由此可见,添加盐TBAC 的PU 纳米纤维膜的过滤效率最大,阻力最低㊂滤效的显著提高主要是因为在纺丝液中加入盐后促使射流产生劈裂现象,从而形成分叉超细纳米纤维,分叉结构使纤维膜孔径进一步减小,能够阻隔㊃02㊃现代纺织技术第32卷粒径更小的颗粒物;另一方面直径变细,其比表面积随之增大,增加了粒子与纤维之间的接触面积,提高了纤维膜对颗粒物的吸附作用,提高了过滤效率㊂而分叉纳米纤维直径较小,使得压力降(阻力)保持在较低水平[13]㊂表1㊀纳米纤维膜的空气过滤性能Tab.1㊀Air filtration properties of different nanofiber membranes 纤维膜种类过滤效率/%阻力/Pa Q FPU50.875.30.009 PU/TBAB64.194.80.011 PU/TBAC93.637.80.073根据式(1)计算得到不同种类纤维膜的品质因子Q F(见表1)㊂可以看出添加TBAC的PU纳米纤维膜的Q F值最大,其综合过滤性能最优㊂这是由于该条件下的纳米纤维膜的纤维直径由于分叉直径更细,形成的孔径更小小,空气过滤效率较其他两类纤维膜大大提高,而阻力维持在较低水平,纤维膜整体表现出高效低阻的特点㊂4　结论本文以THF和DMF为溶剂,以有机盐为添加剂,采用静电纺丝技术成功制备出了具有树枝状分叉结构的PU纳米纤维膜㊂对影响分叉结构的因素进行了实验分析,主要得到以下结论:a)有机盐的种类和纺丝电压对分叉结构影响明显㊂相同条件下,TBAC为添加剂和纺丝电压为35kV时,制得的纳米纤维膜的分叉结构更为明显㊂b)表面接触角测试表明TBAC的加入可在一定程度上提高纤维膜的亲水性,可一定程度提升佩戴的舒适性㊂c)树枝状分叉结构对纤维膜的过滤性能影响显著㊂与纯PU纳米纤维膜相比,具有分叉结构的纳米纤维膜过滤效率提高显著,同时滤阻维持在较低水平,综合过滤性能显著提高(品质因子从0.009提高到0.073),体现出比较显著的高效低阻特点㊂制备的树枝状PU纳米纤维膜更适用于高效空气过滤材料的需求,但对分叉结构产生的规律及控制不够明晰,尚需进一步深入研究㊂参考文献:[1]BOROJENI I A,GAJEWSKI G,RIAHI R A.Application of electrospun nonwoven fibers in air filters[J].Fibers, 2022,10(2):15.[2]胡蝶飞,王琰,姚菊明,等.纳米纤维复合结构空气过滤材料性能研究[J].纺织学报,2023,44(5):77-83. 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The polyurethane nanofibers prepared by electrospinning had dendritic branches by adding different kinds of salts to the spinning solution and the conductivity of the spinning solution was increased.The dendritic structures made the pore size of the nanofiber membranes smaller to further improve the filtration efficiency.The influences of the spinning voltage salt type and addition on the morphology hydrophobicity and air filtration of the fiber membrane were studied.The results show that at a solution concentration of14% the type of salt and spinning voltage have great influence on the branching structure and the branching structure of polyurethane nanofiber membranes is most obvious when the TBAC is added with the spinning voltage being35kV.Meanwhile The contact angle of fiber membranes decreases from99.1ʎto82.8ʎwith the addition of the salts the hydrophilicity of membrane materials increases which can improve the moisture absorption and moisture conductivity of air filter materials in a certain level.The filtration performance is significantly improved the filtration efficiency increases from50.8%to 93.6% .The branching superfine nanofibers can further reduce the pore size of the ninafiber membrane which can separate smaller size particles the specific surface area increases as the fiber becomes thinner and thus the contact area between particles and fibers increases the probability of adsorbing and capturing particles increases and thus increases the filtration efficiency of the fiber membrane.At the same time due to the smaller diameter the resistance of the branched ultrafine nanofibers is correspondingly reduced so that the filtration resistance of the filter material is also maintained at a low level and the quality factor that can reflect the comprehensive filtration performance of the filter material is improved from0.009 to0.073.Therefore ultrafine nanofibers are suitable for high-efficiency and low-resistance air filtration materials. Keywords:polyurethane electrospinning nanofiber membrane air filtration filter performance ㊃22㊃现代纺织技术第32卷。

《键合型聚氨酯基T-ZIF-8抗菌纳米纤维的构筑及其应用研究》摘要：本文研究了一种新型的键合型聚氨酯基T-ZIF-8抗菌纳米纤维的构筑方法，并对其在医疗、环境等领域的潜在应用进行了深入研究。

通过对材料进行优化和改性，有效提升了其抗菌性能，并在多个领域展现出了优异的应用效果。

本文的研究结果对于拓展新型抗菌材料的应用范围具有重要意义。

一、引言随着科技的发展和人们生活水平的提高，抗菌材料的研究和应用日益受到重视。

在医疗、环保、食品包装等领域，具有高效、安全、环保的抗菌材料显得尤为重要。

聚氨酯作为一种常见的合成高分子材料，具有良好的生物相容性和物理性能，而沸石咪唑酯骨架（ZIF）结构则具有较高的热稳定性和优异的离子交换能力。

本研究通过制备键合型聚氨酯基T-ZIF-8抗菌纳米纤维，以期获得具有优良抗菌性能的新型材料。

二、键合型聚氨酯基T-ZIF-8抗菌纳米纤维的构筑本研究采用溶剂法与静电纺丝技术相结合的方式，制备出具有高比表面积和优良物理性能的聚氨酯纳米纤维。

随后通过引入T-ZIF-8结构，与聚氨酯链形成化学键合，形成键合型聚氨酯基T-ZIF-8抗菌纳米纤维。

通过调整溶剂种类、浓度、纺丝条件等参数，优化了纳米纤维的形貌和结构，最终获得了具有优异力学性能和良好抗菌效果的纳米纤维材料。

三、材料的性能分析经过表征和分析，本研究所制备的键合型聚氨酯基T-ZIF-8抗菌纳米纤维具有以下特点：1. 良好的力学性能：纳米纤维具有较高的拉伸强度和断裂伸长率，能够满足多种应用场景的需求。

2. 优异的抗菌性能：通过与T-ZIF-8结构的键合，显著提高了材料的抗菌性能，对多种常见细菌具有显著的抑制和杀灭作用。

3. 良好的生物相容性：材料无毒无害，具有良好的生物相容性，适用于医疗、环保等领域的应用。

4. 稳定的物理化学性质：材料具有良好的热稳定性和化学稳定性，能够在多种环境下长期使用。

四、应用研究基于上述优异性能，本研究对键合型聚氨酯基T-ZIF-8抗菌纳米纤维在医疗、环保等领域的应用进行了研究。

电纺纤维材料的制备及性能研究纤维材料是现代工业和社会发展不可或缺的材料之一，可以应用于服装、家居用品、医疗用品等各个方面。

电纺纤维作为一种新型的纤维制备技术，无论是制备效率、制备材料的种类、纤维形态的多样性等方面都有着优越的表现。

因此，电纺纤维在纤维材料表面涂覆、纤维复合材料、能源与环境等多个领域中都有着广阔的应用前景。

一、电纺纤维材料的制备电纺纤维制备，即通过高压电场，将高分子溶液通过静电纺丝技术制备成为微细的纤维。

电纺纤维制备技术优点明显，制备过程中无需添加较多的添加剂，不仅制备效率高，且可以实现纤维的组成、形态、尺寸可调控等等。

电纺纤维制备常用的高分子材料有聚氨酯、聚乳酸、丝素蛋白、聚酯等。

其中，聚氨酯是一种常见的电纺材料，它的线性结构优化了纤维间相互作用，提高了纤维的力学性能。

而聚乳酸材料在生物医疗、环保材料等方面都有着广泛的应用。

电纺纤维的直径和形态主要取决于电场强度和聚合物的溶液浓度。

在不同的电场条件下，纤维排列方式、形态也会有所不同，如在高强度的电场作用下，纤维形态呈现为二维片状甚至是无序的，低强度电场则往往会形成球团状。

二、电纺纤维材料的性能研究1.力学性能电纺纤维的力学性能往往比传统纤维要好，高强度、高模量、高韧性等都是电纺纤维的优势。

这主要得益于纤维的微观结构和形态，电纺纤维纤维的直径可以在几纳米到几十微米之间可调，这种直径大小的变化直接影响到纤维的力学性能。

相比于传统的材料制备技术，电纺纤维所制备的材料具有较大的内部表面积，表面能较大，使得力学性能大幅提高。

2.表面改性性能通过电纺纤维材料制备的过程中，可以通过添加不同的添加剂来改变材料的化学和物理性质，如改变表面润湿性、亲水性、抗菌性等等。

在电纺纤维制备材料的过程中添加纳米导电材料，例如碳纳米管、金属纳米颗粒等，还可以实现电磁波的屏蔽效能。

3.应用前景电纺纤维技术不断被应用到生物医学、环境保护、纤维材料复合等众多领域。

在生物医疗领域中，电纺纤维材料的特殊纳米结构成为了蛋白质、细胞的生长载体。

静电纺丝法引言静电纺丝法是一种常用的纺丝技术，通过利用静电相互作用将高分子溶液纺丝成纤维。

由于其制备工艺简单、能够制备出细纤维且具有较好的物理性能，因此在纺织、材料科学等领域得到了广泛的应用。

原理静电纺丝法的主要原理是利用静电相互作用将高分子溶液或熔融物纺丝成纤维。

其过程可以分为三个阶段：1. 液滴形成阶段高分子溶液通过喷嘴喷出后，由于表面张力的作用会形成液滴。

液滴的大小和形状可以通过控制喷嘴直径和溶液流量来调节。

2. 液滴伸长阶段在液滴形成后，作用于液滴表面的静电力会使得液滴开始伸长。

静电力与表面电荷的分布有关，通常通过在液滴处加高电压来调节。

3. 纤维凝固阶段在液滴伸长过程中，由于溶剂的挥发或者高分子的凝固，获取稳定的纤维。

这可以通过调节溶液的成分和环境条件来实现。

工艺参数的调节在静电纺丝过程中，有许多工艺参数可以调节，以获得所需的纤维性能和形态。

1. 电压电压是影响纤维形貌和尺寸的重要参数。

通常，随着电压的增加，纤维的直径会减小。

但是过高的电压可能会引起喷嘴堵塞或纤维断裂。

2. 喷嘴与收集器之间的距离喷嘴与收集器之间的距离也会影响纤维的形貌和尺寸。

一般来说，距离增加会导致纤维变细，但同时也会增加纤维的飘动和断裂的风险。

3. 溶液浓度和流量溶液浓度和流量的变化会影响纤维的形态。

浓度过高会导致纤维变粗，而过低则会导致纤维断裂。

4. 环境条件环境条件，如湿度和温度也会对纤维形态产生影响。

例如，较高的湿度会使纤维形成过程中的溶剂挥发速度减慢，而较低的湿度则相反。

应用领域静电纺丝法在纺织工业、材料科学和生物医学等领域得到了广泛应用。

1. 纺织工业静电纺丝法可以制备出细纤维，这些纤维具有较大的比表面积和良好的透气性，因此在纺织品中可以用于制备高性能过滤材料、细纤维布料等。

2. 材料科学静电纺丝法可以制备出纳米级的纤维膜。

这种膜具有良好的孔隙结构和表面活性，被广泛应用于电池、传感器、分离膜等领域。

3. 生物医学静电纺丝法可以制备出生物可吸收的纤维，这对于组织工程和药物缓释有重要意义。

东华大学
硕士学位论文
静电纺丝工艺与方法的研究
姓名：李志民
申请学位级别：硕士
专业：纺织工程
指导教师：王新厚
20080101
东华大学硕士学位论文第三章规模化静电纺丝方法的初探
为了更好地让溶液形成锥状，我们采用雨滴溅射式的方法，将聚合物溶液滴到带电金属滚筒上。

溅射式供液系统如图３．２所示，当一滴溶液滴到金属滚筒上时，它会很容易的在金属滚筒上形成一点，类似Ｔａｙｌｏｒ锥，在电场中，就会很容易克服溶液的表面张力而喷射出带电射流，从而带电射流在电场力的作用下可以被拉伸变细。

通过这种方法，可以生产均匀性好，质量高的纤维层。

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图３－２溅射式供液示意图
为了不让纺丝液滴过于集中的从某几个漏口中流出，我们设计不同的均匀分配器如图３．３，３４所示。

此均匀分配器的作用在于将储液器供应的纺丝液均匀的分配到各漏口处，以便纺丝液均匀的滴到金属滚筒上。

王新厚【５２】在衣架型模头的设计上作了许多工作，并进行了深入的理论和实验研究。

郭燕坤【５３】在其基础上对比分析了Ｔ型模头和衣架型模头。

发现两个模头在总高度相等的情况下，衣架模头出口处聚合物溶液的流动分布比Ｔ型模头的分布均匀．Ｉ衣架型模头的整体性能较Ｔ型模头优越。

此外，还对熔喷过程中衣架型模头的性能进行了研究。

我们在设计溶液均匀分配器时参考了他们的研究成果，实验中发现衣。

第1篇一、实验目的1. 熟悉静电纺丝法的原理和操作步骤。

2. 掌握利用静电纺丝法制备纳米纤维的方法。

3. 分析不同参数对纳米纤维形态和性能的影响。

二、实验原理静电纺丝法是一种常用的制备纳米纤维的技术，利用高压电场使高分子溶液或熔体在喷丝头处形成细小的液滴，液滴在电场力、表面张力以及惯性力的共同作用下，拉伸形成纳米纤维。

通过控制实验参数，可以制备出具有不同直径、形态和性能的纳米纤维。

三、实验材料与设备材料：1. 聚乙烯醇（PVA）粉末2. 乙醇3. 纳米氧化锌（ZnO）设备：1. 静电纺丝机2. 电子天平3. 真空干燥箱4. 扫描电子显微镜（SEM）5. 透射电子显微镜（TEM）6. X射线衍射仪（XRD）四、实验步骤1. 配制PVA溶液：称取一定量的PVA粉末，加入适量乙醇溶解，搅拌均匀。

2. 配制纳米氧化锌溶液：称取一定量的纳米氧化锌，加入适量乙醇溶解，搅拌均匀。

3. 混合溶液：将PVA溶液和纳米氧化锌溶液按照一定比例混合均匀。

4. 静电纺丝：将混合溶液注入静电纺丝机，设置合适的电压、喷头与收集器距离等参数，进行静电纺丝。

5. 收集纳米纤维：将静电纺丝制备的纳米纤维收集在铝箔上，干燥。

6. 纳米纤维表征：利用SEM、TEM、XRD等手段对纳米纤维进行表征。

五、实验结果与分析1. SEM分析：从SEM图像可以看出，纳米纤维呈细长条状，直径在100-200nm之间，表面光滑。

2. TEM分析：从TEM图像可以看出，纳米纤维具有明显的纳米级特征，直径在30-50nm之间。

3. XRD分析：从XRD图谱可以看出，纳米纤维具有较好的结晶度，表明纳米氧化锌在纳米纤维中均匀分散。

六、讨论1. 实验结果表明，通过静电纺丝法制备的纳米纤维具有较好的结晶度和均匀的分散性，表明纳米氧化锌在纳米纤维中均匀分散。

2. 实验过程中，电压、喷头与收集器距离等参数对纳米纤维的直径和形态有较大影响。

适当提高电压和缩短喷头与收集器距离，可以制备出更细、更均匀的纳米纤维。

聚氨酯纳米纤维结构体的制备及其性能分析作者：陈强王慧佳施静雅易雨青李妮来源：《丝绸》2022年第11期摘要：本文在静电纺丝过程中采用醇浴作为接收装置，并结合冷冻干燥的方法制备聚氨酯纳米纤维结构体。

通过扫描电镜（SEM）、红外（FTIR）和压缩测试表征纳米纤维结构体的形貌和结构，利用热常数分析仪测定纳米纤维结构体的隔热性能，并通过吸油实验对其吸油性能进行研究。

结果表明：当聚氨酯（PU）和聚乙烯醇缩丁醛酯（PVB）质量比为7︰3和8︰2时，纤维形貌好且三维结构稳定;聚氨酯纳米纤维结构体的导热系数可低至0.050 58 W/（m·K），接近于空气的导热系数0.023 W/（m·K）;聚氨酯纳米纤维结构体具有优异的吸油性能，对正己烷、真空泵油、机油和葵花籽油的吸附能力分别为3.88、5.68、5.2 g/g和5.64g/g，通过动力学吸附曲线可以发现，聚氨酯纳米纤维结构体在40 s左右吸油至饱和，并可多次循环使用。

关键词：聚氨酯;聚乙烯醇缩丁醛酯;纳米纤维;静电纺丝;三维结构中图分类号： TS102.5文献标志码： A文章编号： 1001-7003（2022）11-0033-07引用页码： 111105DOI： 10.3969/j.issn.1001-7003.2022.11.005（篇序）随着纳米技术的进步，给纤维科学带来了全新的发展。

一般，将直径为1～100 nm的超细纤维定义为纳米纤维，当纤维的直径从微米级减小到纳米级时，细小的直径使其具有独特的体积效应、表面效应、量子尺寸效应及宏观量子隧道效应。

目前，制备纳米纤维的方法有离心纺丝法［1］、静电纺丝法［2］、熔喷纺丝法［3］、相位分离纺丝法［4］等，其中静电纺丝制备的纳米纤维膜作为一种新型的功能纳米材料，因其具有工艺简单、可用材料多样等优势，受到了广泛的关注。

静电纺丝是一种可以连续制备纳米纤维且便捷有效的技术［5］，它是利用库仑力，使纺丝溶液或熔体带电后由喷丝口喷出，并在接收装置上堆积纳米纤维，使其呈非织造布状。

静电纺丝工艺与方法的研究的开题报告
一、选题背景和研究意义
静电纺丝技术是一种新型材料制备技术，该技术具有成本低、生产
效率高、制备复杂形状的纤维等优点，被广泛应用于医疗、纺织、包装、环保等领域。

静电纺丝技术的原理是利用高电压，使聚合物溶液在电场
作用下变成细纤维，纤维结构紧密而均匀。

静电纺丝技术具有极高的研
究和应用价值。

二、研究内容和主要目标
本文旨在研究静电纺丝技术与方法，分析不同聚合物在静电纺丝中
的适用性和优缺点，研究静电纺丝参数对纤维形貌的影响，探究不同制
备工艺对静电纺丝纤维结构的影响，以期优化静电纺丝技术，提高纤维
质量和生产效率。

三、研究方法和步骤
1.了解静电纺丝技术相关原理和方法；
2.选择聚合物材料，制备聚合物溶液；
3.根据试验需求设计静电纺丝实验参数设计；
4.利用静电纺丝仪进行实验，考察影响聚合物纤维形貌的主要参数；
5.通过实验结果分析和比较，探讨不同工艺条件下制备的静电纺丝
纤维结构和性能；
6.进一步探究静电纺丝技术的发展方向和未来应用前景。

四、预期成果和意义
本文对静电纺丝技术的研究与探讨，有助于深入理解静电纺丝技术
的原理和应用，为相关领域新材料的设计、开发和生产提供科学依据和
理论支持。

预期成果为：确定最佳静电纺丝实验参数，实现静电纺丝纤维结构的优化，促进静电纺丝技术的发展和应用。

聚氨酯胶辊抗静电值聚氨酯胶辊抗静电值1. 引言在许多行业中，静电都是一个不可忽视的问题。

电子制造、印刷业、纺织业等领域都存在着静电带来的潜在风险。

聚氨酯胶辊作为关键的生产工具，其抗静电性能的确保至关重要。

本文将深入探讨聚氨酯胶辊的抗静电值，以及相关技术和应用。

2. 什么是聚氨酯胶辊聚氨酯胶辊是一种由聚氨酯材料制成的圆筒形辊筒，其具有优异的耐磨、耐油、耐化学性以及强韧的物理性能。

聚氨酯胶辊广泛应用于印刷、涂布、钢铁冶金等各个行业，它的优点在于减少生产过程中的纸张或其他材料的摩擦力，提高产品的质量和生产效率。

3. 聚氨酯胶辊抗静电值的重要性静电在工业生产中可能引发多种问题，例如火灾、设备故障、产品质量不稳定等。

聚氨酯胶辊在使用过程中如果不能具备较低的抗静电值，容易积累静电荷，从而引发以上问题。

聚氨酯胶辊的抗静电值是其性能的一个关键指标。

4. 聚氨酯胶辊抗静电值的测试方法聚氨酯胶辊的抗静电值通常是通过表面电阻测试来确定的。

这项测试以表面电阻作为聚氨酯胶辊抗静电性能良好与否的标准。

较低的表面电阻值意味着较好的抗静电性能。

通常，聚氨酯胶辊的抗静电值应在10^6到10^9欧姆之间。

5. 聚氨酯胶辊抗静电值的影响因素聚氨酯胶辊的抗静电值受到多个因素的影响。

其中最重要的因素是聚氨酯胶辊材料的选择。

聚氨酯材料可以通过掺入导电填料来提高其抗静电性能，例如碳黑、金属粉末等。

另外，聚氨酯胶辊的使用环境、温度和湿度等也会对抗静电性能产生影响。

6. 聚氨酯胶辊抗静电值的应用聚氨酯胶辊抗静电值合格的应用范围广泛。

在印刷行业中，聚氨酯胶辊抗静电性能良好可以减少纸张表面的静电吸附，提高切割和输送的稳定性。

在电子制造领域中，聚氨酯胶辊抗静电性能可以确保电子元件的防护，并减少静电放电对电子元件的损害。

7. 个人观点和理解聚氨酯胶辊抗静电值作为聚氨酯胶辊性能的一个重要参数，对于许多行业的生产过程都具有重要意义。

在我看来，通过合适的材料选择和测试方法，可以有效地控制和保证聚氨酯胶辊的抗静电性能。

《静电纺丝法制备聚酰亚胺复合纳米纤维膜及性能研究》篇一一、引言随着纳米科技的快速发展，纳米纤维膜因其独特的物理化学性质和广泛的应用领域，如过滤、分离、传感等，受到了广泛关注。

聚酰亚胺（PI）作为一种高性能聚合物，具有优良的绝缘性、高温稳定性及良好的机械性能，被广泛应用于航空航天、生物医疗等领域。

因此，研究聚酰亚胺复合纳米纤维膜的制备工艺及其性能，对于拓展其应用范围具有重要意义。

本文采用静电纺丝法，制备了聚酰亚胺复合纳米纤维膜，并对其性能进行了深入研究。

二、实验部分1. 材料与试剂实验所需材料包括聚酰亚胺（PI）树脂、溶剂（如N-甲基吡咯烷酮）以及其他复合材料（如碳纳米管、金属氧化物纳米粒子等）。

所有试剂均为分析纯，使用前未经过进一步处理。

2. 静电纺丝法制备聚酰亚胺复合纳米纤维膜将PI树脂与溶剂混合，制备出均匀的PI纺丝液。

然后，将复合材料（如碳纳米管、金属氧化物纳米粒子等）加入纺丝液中，充分搅拌使其分散均匀。

接着，将纺丝液装入静电纺丝机的注射器中，调节纺丝参数（如电压、流量、接收距离等），进行静电纺丝。

最后，将得到的纳米纤维膜进行热处理，以提高其性能。

3. 性能测试与表征采用扫描电子显微镜（SEM）观察纳米纤维膜的形貌；利用透射电子显微镜（TEM）分析纳米纤维的内部结构；通过红外光谱（IR）和X射线衍射（XRD）表征材料的化学结构和结晶性能；使用万能材料试验机测试材料的机械性能；通过热重分析（TGA）评估材料的热稳定性。

三、结果与讨论1. 形态与结构分析SEM和TEM结果表明，采用静电纺丝法制备的聚酰亚胺复合纳米纤维膜具有连续、均匀的纤维结构。

纤维直径分布较窄，表明纺丝过程具有较好的可控制性。

IR和XRD分析显示，PI分子链在热处理过程中发生了亚胺化反应，形成了稳定的聚酰亚胺结构。

2. 机械性能分析万能材料试验机测试结果表明，聚酰亚胺复合纳米纤维膜具有较高的拉伸强度和断裂伸长率，表明其具有良好的机械性能。

博士学位论文论文题目不同弹性模量静电纺丝聚氨酯纤维支架对兔纤维环干细胞分化的调控研究研究生姓名李俊指导教师姓名李斌专业名称骨外科学研究方向椎间盘组织工程论文提交日期 2014年5月不同弹性模量静电纺丝聚氨酯纤维支架对兔纤维环干细胞分化的调控研究中文摘要第一部分 兔纤维环径向分区差异性的鉴定【摘要】 目的：探讨兔纤维环沿径向不同区域的细胞形态、生化组成、基因表达及生物力学等方面的差异性。

方法：获取6月龄新西兰白兔的椎间盘纤维环组织，将其沿径向分为内、中、外三个区，经胶原酶消化分离出各区纤维环原代细胞，比较各区细胞形态学差异，检测各区细胞的增殖情况，定量分析各区细胞I型胶原（Collagen-I）、II型胶原（Collagen-II）和聚集蛋白聚糖（Aggrecan）的基因表达，通过H & E、番红O -固绿染色、及Collagen-I和Collagen-II免疫组化染色考察各区组织中胶原和蛋白聚糖（PG）的分布，定量检测各区组织中DNA、糖胺聚糖（GAG）、羟脯氨酸（HYP）、Collagen-I和Collagen-II的含量，利用细胞牵引力显微术（Cell traction force microscope, CTFM）测定各区细胞的牵引力，通过纳米压痕和拉伸测试分别从微观和宏观方面测定各区组织的压应力和拉应力。

结果：分离并培养得到纤维环内、中、外三区细胞，其中内区细胞主要呈圆形或类软骨细胞形态，外区细胞主要呈梭形或类成纤维细胞形态，中区细胞则具有内外区的混合细胞形态；三个区的细胞均具有很好的增殖能力；RT-qPCR检测结果显示内区Collagen-II和Aggrecan表达量最高，外区Collagen-I的表达量最高，而中区的这些基因表达则介于内外区之间；H&E染色发现纤维环组织内大部分分布的是胶原，番红O -固绿染色则显示内区被染成橘红色，表明PG的含量高，而外区被染成蓝绿色，表明主要为胶原纤维；免疫组化染色发现由内、中到外区Collagen-I表达量逐渐增高，而Collagen-II表达量则逐渐减少，这也与酶联免疫吸附剂测定（ELISA）的结果相一致；另外，组织学定量检测发现从内、中到外区DNA和HYP的含量逐渐增高，而GAG的含量逐渐递减；CTFM检测发现内区细胞牵引力最大，而外区细胞牵引力最小，中区细胞牵引力介于内外区之间；微观纳米压痕和宏观拉伸测试结果均显示由内、中到外区纤维环组织弹性模量呈递增趋势。