• 环球体育app官网下载
    安全瓶盖厂家
  • 环球体育登录平台24小时服务热线
    联系人:冉工13751898345
  • 环球体育在线注册专注研发生产各类瓶盖
    服务于化学实验室安全




静电纺丝设备在制备取向纳米纤维中的应用(二)-改进接收装置法

  在早期的静电纺丝过程中,接收装置常选用铝箔或者金属网格、平板来接收,故接收到的纤维是无序排列的。后来,研究人员通过设计高速旋转的辊筒,借助转辊对喷射细流的物理牵伸作用来获得定向排列的纳米纤维,而后又设计出各种类型的接收或者辅助接收装置,如电极辅助接收以及水浴接收装置等来获得纳米纤维。

  除采用固定框架接收以获得纳米纤维 外,人们对电极辅助装置制备 纳米纤维 进行了研究。为提高射流的集中性,Carnell等通过在与圆筒呈 90°方向处放置一个提供相反电压的辅助电极来产生可控的电场( 图 4a) ,用以消除喷射流的弯曲不稳定和鞭动,使其沿稳定轨迹喷射。该方法一定程度上减少了射流不稳定现象,但其射流集中性仍然较差。为此,Wu 等在接收装置后附加三个平行的辅助电极,中间电极施加与喷射电极相反电荷,而另外两边电极带与喷射电极相同电荷( 如图 4b) 。通过中间电极与喷射电极间形成的闭合电场将射流拉伸分化,两边电极则起到控制纤维沉积宽度与集中程度的作用。相比单电极辅助接收,该装置收集纤维更加集中。但该装置较为复杂,且仍依靠转筒的高速旋转以获得高度取向的纳米纤维。Li 等采用多对辅助电极( 图 4c) ,通过电极间形成的电场使得纤维有序沉积在电极之间。该装置简单,纤维取向度好,而且可改变对电极数量来获取不同取向方向的纳米纤维,但缺点是其接收区域有限,不能够获得较厚的纤维膜。Teo 等在接收装置的下方放置平行的刀刃辅助电极,并施加负电压来制备纳米纤维,如图 4d 所示。结果表明,虽然纤维在转辊上呈现更好的有序排列,但纤维的归集性却下降。

  为获得定向纳米纱线,Smit 等采用静态水浴接收装置来收集电纺纳米纤维。该方法将传统接地装置改为接地水浴系统( 图 5a) : 圆形的玻璃水槽底部放入一片金属圆盘,加入蒸馏水浸没金属盘后用导线将金属盘接地。纺丝时,纤维沉积于水面,呈杂乱无序堆积,用玻璃棒将纤维拉到玻璃皿边缘; 然后用线 m/s 的转辊进行收集,纺出的纳米纤维被有序地收集到转辊上,以纱线形态存在。该装置构造简单,可得到连续且具有一定取向的纳米纤维纱,但收集速度慢,且仅适用尼龙等疏水性高聚物。Teo 等开发了一种动态水浴接收装置,如图5b 所示。该装置有上下两个水槽,并以导管连接使之循环。收集时,上水槽注水并插入导线,将水槽中多余电荷导出,纤维喷射到上水槽中,开启导管使上水槽底部形成漩涡,纤维被涡流牵伸带出,汇聚成纳米纤维纱线,并卷绕在旋转的滚筒上。该装置虽较静态水浴复杂,但对纤维具有很好的拉伸牵引效果,且其收集速度更快,能够得到连续且取向较高纳米纤维纱。

  除上述几种制备方法以外,有研究者还就多种接收装置联用制备 ANFs 进行了研究。Zhao 等采用平行电极接收装置,并在纺丝针头与接收装置间放置一带正电荷的圆环( 如图6) ,获得了取向较好的 ANFs。研究发现,带电圆环能够优化、控制纤维取向,与单一平行电极接收相比,改进后的装置能够明显减少纤维直径、使纤维的直径分布更集中、提高纤维定向: 纤维直径由 250 nm 减少到 150 nm 左右,直径分布从 125 ~ 350 nm 变为 100 ~ 200 nm,纤维取向度达 70% 以上。这为静电纺丝制备 ANFs提供了一种新的方法。