【《静电纺丝技术概述》1500字】

静电纺丝技术概述静电纺丝是指在高压静电场下的纺丝过程，首先将聚合物溶液或熔体带几千甚至几万伏的静电REF_Ref13530\n\h[12]，静电场中的的电场力作用于液滴的表面，带电的聚合物在电场的作用下在纺丝口处形成Taylor锥（如图1-2），当电场力增加到能克服纺丝液内部张力时，Taylor锥体被牵伸，且做加速运动形成运动射流，运动射流会在电场中被牵伸、加速，沿着不稳定的螺旋状轨迹弯曲运动，其过程中，纤维逐渐变细，并最终沉积在收集板上，形成纳米级的非织造纤维毡（如图1-1）。图1-1静电纺丝工作原理图1-2泰勒锥静电纺丝的原材料至少需要满足两个条件：一是相对分子质量足以使分子链发生缠结;二是可溶于一定溶剂或受热熔融后形成黏弹性流体。静电纺丝技术适用聚合物范围广且易于操作，已经成为制备纳米纤维的主流技术通过它不仅可以获得多种材料的一维纳米结构，包括聚合物、无机物以及各种复合材料还可通过调节各种实验因素实现对纤维形貌和尺寸的调控，静电纺纳米纤维具有孔隙高、比表面积高等优点。目前大部分纳米纤维的尺寸都在几十纳米到几微米，能做到几纳米的还寥廖无几，另外想要使电纺纤维得到产业化生产和应用，就需要获得短纤维或是连续的纤维束REF_Ref13615\n\h[13]，而取向纤维制备就是突破口，可以通过改良喷头、接收装置等都可使纤维取向排列。针尖改良同轴静电纺同轴静电纺丝技术是在传统静电纺丝技术上加以改造，同轴电纺技术克服了静电纺丝单喷头体系的局限性，以易纺物为壳层纺丝材料，起模板作用，而难纺物作为芯层纺丝材料，弥补了一些聚合物因电纺性局限而不能由普通电纺制备成纤维的不足REF_Ref14343\n\h[20]。同轴静电纺丝的纺丝喷头是同心针头，可使两种不同的纺丝液以同心分层的形式流出，溶液在喷头处混合，在电场力的作用下，外层溶液的电荷迁移到内层，同时受到电场力的牵拉作用而形成复合的泰勒锥，电场力进一步增大超过表面张力形成射流，沉积在接收装置上得到复合静电纺丝膜。喷头处的同轴射流如图1-2所示。由于形成纤维的过程时间较短，当两种溶液的扩散系数较低时，溶液在纤维固化前不会互相混合，从而形成核壳结构的复合纤维，当经过后处理去除纤维内层后可得到中空结构的纤维。复合纤维可以整合两种或以上的材料，使纳米纤维获得更多功能以适应纳米纤维在各种领域中的应用。图1-3同心针头结构多喷头采用多喷头形成多射流可通过静电纺丝的纳米纤维产量，多针尖的排布方式可以分为二维陈列多针尖布置和线性多针尖布置。通过调控层合比例及喷头比例，可实现不同纤维的复合。表面改性表面涂覆是膜表面改性的一种方式，表面涂覆可在膜表面涂覆一层功能性物质然后通过交联反应使涂层固定在膜表面，膜表面实现膜功能性提高REF_Ref14432\n\h[21]。交联反应是指两个或更多的分子（一般为线型分子）相互键合交联成网络结构的交稳定分子（体型分子）的反应。这种反应使线型或轻度支链型的大分子转变成三维网状结构，以此提高强度、耐热性、耐磨性、耐溶剂性等性能。而交联方式也分化学交联和物理交联。化学交联是通过发生化学反应发生交联包括氧化反应、聚合反应。物理交联一般是利用光、热和辐射产生交联。共混共混是一种将成膜高分子和纳米材料改性剂直接在铸膜液中混合以制备杂化膜的方法REF_Ref14530\n\h[22]。共混法操作简单，可在成膜的同时同步进行膜改性，改性剂能同时覆盖膜表面和孔道内壁。由于大多数纳米材料改性剂具备良好的亲水性，因此纳米材料改性剂的引入可增加杂化膜的亲水性，在膜表面形成水合层，从而避免污染物在膜表面的聚集。纳米材料改性剂一方面具有致孔效果，另一方面能提供与膜基质之间界面间隙增加