纳米纤维的形态控制

来源：ctei   责编：西子  阅读：    发表时间：2011-2-23 9:09:31  字体：【大】【中】【小】

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1　纤维形状 1.1纤维径 　　制造纳米纤维的方法有静电纺丝法、复合熔融纺丝法、熔喷法、CVD法、生物法等，目前大多采用静电纺丝法。 静电纺丝法采用静电力将停留在喷嘴等纺丝部前端的溶液拉伸为丝条状，作为膜状纤维集合体回收在捕集器上。这时候，从纺丝部拉伸出来的丝条状溶液（喷射流）呈现不稳定的螺旋轨道，同时经过溶剂的挥发、牵伸，进行纳米纤维化。其纤维径依赖于溶液的粘弹性、溶液的电气特性、施加电压、喷嘴经等。 　　由静电纺丝法得到的纤维径分布，与熔喷法相比极小，静电纺丝法控制纤维径分布较困难。这来源于从泰勒圆锥前端进行溶液喷射溶液射流的静电纺丝法原理。此外，喷嘴经的微细化、溶液表面张力的降低、溶液导电性的增加等，对纤维径分布的减少有效果。 1.2多孔纤维 　　静电纺丝法由聚合物及溶剂的选定、纺丝条件／环境的调整可以进行多孔纤维纺丝。这种纤维表面的多孔结构起因在静电纺丝过程中的聚合物和溶剂的相分离行为。一般情况下，如果使用刚直的聚合物和挥发性高的溶剂，就可以得到这样的多孔结构纤维。因此，由控制溶剂的挥发性能够使孔径尺寸变化。另外，因为溶液喷射流中的溶剂和空气中的水分子相互作用也起因于多孔结构的形成，对溶剂选定还需要考虑与水的亲和性。 1.3中空·芯鞘纳米纤维 　　将喷嘴作为多重管，可以纺丝出中空·芯鞘结构的纳米纤维。即使材料中有适合产品化的功能性，也由于分子量过低等理由而在溶液化时有对纤维化不显示充分的粘弹性。使用多重管喷嘴，以这种材料为鞘材、以能够单一纤维化的材料为芯材，进行复合纤维化，就能够创造出功能性纳米纤维。相反地，以作为单一材料不能进行纺丝的单体和预聚合物为芯材、纺丝成所用的芯鞘型纳米纤维后，还能够将芯材在纳米纤维中进行重合。例如，已有制作环氧树脂纤维的报告例子。另外，还有将芯鞘型纳米纤维利用于嵌段共聚物形态控制的报告例子。 2　集合体的规则性 　　静电纺丝法因为从纺丝部拉伸成为丝条状的溶液喷射流呈现为不稳定的螺旋状，在使用静态平板上捕集器时最终成为非织造布，也就是不规则定向的纤维集合体。对此，使用以高速回转的圆筒状捕集器时，可以在回转方向制作纤维一轴定向的纤维集合体。定向的纤维因为分子结构也显示出规则性，对纤维长度方向表现出比非织造布高的强度。这样，根据捕集器的种类能够使纤维集合体的规则性变化。作为使纤维定向的方法，在圆筒回转体以外也还有多数报告。 3　最近的动向 3.1熔融／高温溶液静电纺丝 　　一般，采取最多的方法是在常温下的溶液静电纺丝，这种方法，从无机到有机的广范围材料都能够进行纳米纤维化。但是，其中有在常温下不溶解于溶剂的材料，为了将这样的材料进行纳米纤维化，进行了在高温下的溶液静电纺丝或熔融静电纺丝的研究。熔融静电纺丝的一大优点是不要溶剂，可以削减材料费用，而且，由于不需要溶剂回收设备，能够削减装置费用。另一方面，与熔融静电纺丝相比，高温静电纺丝具有能够得到细纤维径的优点。 3.2量产化 　　近年来，以各种各样的手法进行纳米纤维的量产化，其手法可大致分为喷嘴方式和浴槽方式。喷嘴方式从细孔等空穴供给纺丝材料，有具有微小开口部的纺丝部。浴槽方式使用为了诱发停留纺丝材料的浴槽和射流的电极，有由较广开口部组成的纺丝部。喷嘴方式的特长有以下几点： ·可以应对广大范围粘度的溶液 ·射流密度容易控制 ·能够以比较低的电压纺丝 ·不限定纺丝方向 ·根据试验机，因为喷嘴方式是主流，向量产的数据转移容易 　　对此，浴槽方式有以下特长： ·适合低粘度溶液的纺丝 ·纺丝部的维修性（清洗性和没有堵塞的问题等）好 ·纺丝材料的流量控制容易（不需要像喷嘴方式那样有定量控制机构） 　　从以上两者的特长来看，用户需要根据自己的目的用途选定适合的方法。进行大量生产用静电纺丝装置制造·销售的日本国内厂家有卡特泰克公司及麦克公司，海外厂家有埃尔马尔可公司（捷克）。迄今为止有报告显示关于多数聚合物材料量产水平的纺丝实际业绩。

本文关键词：纳米  材料  纤维  纺织  

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