旋轉(zhuǎn)離心電紡制備連續(xù)納米纖維的工藝研究.pdf

1、靜電紡絲是一種制備連續(xù)納米纖維的重要方法，在凈化/過濾、光電器件、電池隔膜、催化、組織工程、復(fù)合材料、傳感器等領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用前景。然而，傳統(tǒng)單噴頭靜電紡絲制備納米纖維的效率很低，這極大地限制了納米纖維的產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用。因此，如何提高靜電紡絲的生產(chǎn)率是靜電紡絲技術(shù)中需要解決的關(guān)鍵問題之一。本論文在靜電紡絲過程中，通過加入離心力的方法來提高納米纖維產(chǎn)量，建立了旋轉(zhuǎn)離心電紡工藝。同時，為了驗證該方法的適用性，制備了多種聚合物納米纖維和無機納米

2、纖維。主要研究內(nèi)容及結(jié)果如下：
　　以聚丙烯腈（PAN）纖維為基礎(chǔ)，討論了裝置參數(shù)和工藝參數(shù)對納米纖維形貌和產(chǎn)量的影響。裝置參數(shù)包括孔徑和噴口數(shù)目等，而工藝參數(shù)包括電機轉(zhuǎn)速、溶液濃度和紡絲電壓等。研究表明，在相同條件下，PAN納米纖維的產(chǎn)量隨著噴口直徑的增大而增大。同時，由于濃度和轉(zhuǎn)速對纖維產(chǎn)量及形貌均具有較大影響，通過改變濃度和轉(zhuǎn)速確定了最佳的噴口直徑為0.8 mm。PAN纖維產(chǎn)量亦隨著噴口數(shù)目的增加而增加，但纖維形貌不受影響，

3、通過改變濃度和轉(zhuǎn)速最終確定了最佳噴口數(shù)為25個。在優(yōu)化的裝置參數(shù)下，轉(zhuǎn)速為4200 rpm、PAN濃度為20％時，纖維最高產(chǎn)量可達(dá)186.12 g h-1，是傳統(tǒng)靜電紡絲產(chǎn)量的上千倍。
　　進(jìn)而，通過研究旋轉(zhuǎn)離心電紡方法制備不同的納米纖維，證明了這種方法能較大規(guī)模制備出不同種類的聚合物納米纖維，對其熱處理后能獲得不同種類的無機納米纖維，如碳納米纖維、金屬氧化物納米纖維和金屬納米纖維等。首先，分別以N，N-二甲基甲酰胺（DMF）、醋