熔体静电纺丝工艺与纤维性能的实验及模拟研究
静电纺丝是一种制备超细纤维的技术，按纺丝液类别可以分为溶液静电纺丝和熔体静电纺丝。熔体静电纺丝无需溶剂、产物纯度高的特点使其成为静电纺丝技术的一个重要分支，一直以来备受科学工作者的关注。但是熔体静电纺丝本身存在的缺点如装置复杂、制备的纤维较粗等阻挠了其产业化的进程。为了解决上述难题，本课题针对熔体静电纺丝工艺与纤维性能开展实验与模拟研究，旨在为熔体静电纺丝的快速发展奠定基础。 本研究主要内容包括：⑴采用自主设计制造的直料筒熔体静电纺丝装置，探索静电场均匀程度对熔体静电纺丝过程中射流不稳定性的影响。通过在喷头上安装一块与接收圆形板平行的圆形板，以此搭建出的平行电场为主要研究对象，开展了实验与有限元模拟研究，探索了两平行板尺寸与相对位置对静电场均匀性的影响，结果表明均匀的电场分布可以减少熔体静电纺丝过程中射流的不稳定现象；⑵采用自主设计的热风辅助熔体静电纺丝实验，探索了热风对熔体静电纺丝纤维结晶性的影响，而且对实验所得纤维进行了退火处理，研究退火对纤维结晶性的影响。外置热风枪可为实验提供可变强度和温度的热风，借此探讨了不同强度和温度的热风对熔体静电纺丝纤维结晶性的影响，结果表明高强度、高温度的热风有助于提高纤维的结晶性。退火实验表明，退火时间越长、退火温度越高，纤维结晶性越好，但是当退火达到一定的时间和温度后，纤维结晶性不再改变；⑶采用自主设计的两种离心熔体静电纺丝装置开展了离心熔体静电纺丝实验，对比了两者之间存在的差异，探索了离心熔体静电纺丝工艺对纤维性能的影响。利用第一种离心熔体静电纺丝装置探索该纺丝方法对纤维结晶性的影响，结果表明该纺丝方法能提高纤维的结晶性。利用第二种离心熔体静电纺丝装置探索了离心熔体静电纺丝能否大批量的获得超细纤维，结果表明离心熔体静电纺丝能批量化制备纳米级纤维，显著提高生产效率，有可能成为熔体静电纺丝产业化的一条道路。
超细纤维;纳米结构;静电纺丝;电场分布
北京化工大学
硕士
机械工程
刘勇
2015
中文
TQ342.93;TQ340.1
75
2015-12-29（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）