静电纺丝原理是什么?如何制备聚合物超细纤维?


静电纺丝是在传统的溶液纺丝和熔体纺丝技术基础上发展起来的一种新型纺丝技术,是一种制备聚合物超细纤维的简单有效的纺丝工艺。该技术基本原理是聚合物流体在几千至几万伏特的高压静电下,带电聚合物在电场拖拽力以及聚合物表面的静电排斥力共同作用下,使毛细液滴发生形变,由球状变为锥体,随着电场强度的增加,锥体上的电荷密度也不断增加,锥体的角度逐渐变化,直至形成Taylor锥。随着电场强度和表面电荷密度的进一步增加,锥体开始进入不稳定状态,当达到临界电压时,聚合物液滴将最终克服表面张力的束缚而形成喷射的细流。细流随着溶剂的挥发或者环境的影响 进一步固化成固态的纤维。

静电纺丝得到的纤维直径范围比传统的纺丝方法要小得多,直径一般可以控制在几十至上千纳米。由于有非常细的纤维直径,静电纺丝纳米纤维材料有诸多其它材料不具备的优点,其中包括相互连通的通孔、超高的比表面积、表面的微小纳米二级结构、柔软耐挠曲等等特点。因此,静电纺丝纳米纤维有着良好的气体或液体通透性、杂质吸附阻隔性、生物相容性和粘合性等。静电纺丝材料包括,天然聚合物、合成聚合物、陶瓷纤维、复合纤维、碳纤维等。静电纺丝技术应用领域主要涉及污染废物处理、过滤分离、生物医药、新能源、电子信息、催化、国防军工以及其他领域。

 

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