高壓靜電紡（fǎng）絲機采用了哪些（xiē）技術？

 

    國外對高（gāo）壓靜電紡絲機的研究主要集中在以下幾個方麵：

 

    （1）研究多種合成聚合物和天然（rán）聚合物的靜電紡絲工藝，分析影響紡絲的因素及其纖維表征。

 

    （2）研究電壓、噴絲口與（yǔ）接收屏（píng）之間的距離、紡絲液的濃度（dù）和流量等靜電紡絲工藝參數（shù）對靜電紡纖維的直徑及表麵形態的影響，分析（xī）紡絲工藝的規律，以建立各工藝參數關係的理論模（mó）型。

 

    （3）高壓（yā）靜電紡絲機所得製品在生物醫學領域中的應用研究。

 

    （4）靜（jìng）電紡絲裝置和方法上的創新，是近來靜電紡絲研究中的一個熱點。

 

    與國外（wài）相比，國內的（de）研究（jiū）大（dà）約從2002年開始，東華大學研究了靜電紡絲的工藝參數對聚丙烯腈（jīng）纖維（wéi）直徑的影響，同濟大學進（jìn）行了導電聚合物納米（mǐ）纖（xiān）維靜電紡絲工藝的研究，北（běi）京化工大學用靜電紡絲法製得聚乳酸納米纖（xiān）維無紡氈（zhān）。總之國內（nèi）的（de）靜電紡絲起（qǐ）步較晚，對靜電紡絲（sī）的（de）研究（jiū）主要是（shì）通過選擇適當的聚合物溶液紡製（zhì）納米級纖維，目前還著重於工藝參數（shù）對纖維形貌和直徑的影響及其纖維形貌的分析。

 

    高壓靜電紡絲機的（de）原理

 

    高（gāo）壓靜電紡絲機是在加入高分子溶液的噴嘴前端施加高（gāo）電壓或直接（jiē）對高（gāo）分（fèn）子溶液施加高電壓，在噴嘴前端的液滴表麵，電荷集中而互相排斥時，從噴（pēn）嘴流出（chū）的液滴（dī）逐漸（jiàn）變成被稱為泰勒錐的圓錐狀。電荷的排斥力逐漸增強，當排斥力超過表（biǎo）麵張力時 ,液體從圓錐的（de）前端正直噴射。因為噴出的溶液流變細，表麵電荷密度變大，電荷的排斥（chì）力增強，進一步拉伸溶液流。這時，由於溶液流的（de）表麵積（jī）急速增（zēng）大，溶劑揮發，就在捕集電極上形成納米纖維。

 

    高壓靜電紡絲機主要由高壓靜電發生器、擠（jǐ）壓機的注射器、注射（shè）針（zhēn） （可替代噴絲板噴嘴）和接收裝置。聚合物溶液裝在注射器中（zhōng），其前端接（jiē）上金屬電（diàn）極與高壓電源（yuán）相連作為陽極。接地的接（jiē）收裝置作為（wéi）陰極。

 

    1、靜電紡絲接收裝置

 

    采用傳統的靜電紡絲接（jiē）收裝（zhuāng）置，由於紡絲過（guò）程（chéng）中不穩定狀態的（de）存在，在接（jiē）收裝置上得到的纖維往往是無（wú）序排列的。因（yīn）此，製取具有*的電學、光學、機械性能的取向纖維引起了研究者的極大興趣（qù）。獲得高度（dù）取向的靜電紡絲（sī）纖維的（de）主要方法（fǎ）是通過改進接收裝置（zhì）和控製電場等方法來實現（xiàn）的。

 

    嚐試了一種新的方法排列纖維，他們將兩個電極平行放置（如圖 2），纖維在下落過程中受到靜電力的作用，並在垂直於平行電極的方向被拉直沉（chén）積，終（zhōng）搭載在兩個電極之間。他們認為兩個電（diàn）極產生的靜電力是纖維取向排列的主要原因（yīn）。這種方法所得的纖維取向排列程度有很大提高，排（pái）列纖維麵積也有很（hěn）大增加，是一種（zhǒng）簡單而行之有效的（de）方（fāng）法。

 

    2、製備螺旋狀纖維的接收裝置

 

    設計了一種（zhǒng）新（xīn）型的接收裝置（如圖4），用（yòng）來收（shōu）集定向排列的（de）螺旋狀纖（xiān）維（如圖 5）。與傳統的靜電紡絲裝置不同，接地的接（jiē）收電極是一個固（gù）定在木板中心的直徑為2mm的金屬電線。接地（dì）電極與噴絲頭之間存在一定的角距離（lí），且（qiě）在兩者之間放（fàng）置一塊傾斜的載玻片，用來接收螺旋狀的纖維。在紡絲過程中，當射流到達收集板表麵時被擠壓產生機（jī）械不穩（wěn）定性（xìng），從而產生彎曲折（shé）疊（dié）、曲折褶皺或者螺旋結構的纖維。

 

    3、動態水浴（yù）接收裝置

 

    設計了一種新型的動態水浴接收裝置，如圖 6 所示。該裝置（zhì）主要是通過（guò）水流由上水槽底部直徑為5mm的洞流出時形成的（de）漩渦，對纖維進行拉（lā）伸。用水泵連接上下兩個水槽形成一個循環（huán），使水能重複（fù）循環使（shǐ）用（yòng）並且保持（chí）上（shàng）水槽的水位不變。在上水槽中插入一根導線，將水麵上多餘的電荷導出。在不拉斷纖維的前提下，旋轉的離心力和（hé）水流牽（qiān）引作用下，對纖維（wéi）進（jìn）行很好的拉伸牽引。纖維在漩渦底部匯聚成紗線，從槽底的洞（dòng）中流出，並用旋轉的滾（gǔn）筒接收（shōu）纖維紗線。

 

    在靜電紡絲（sī）過程中加入電場。在磁場的（de）作用下，射流中的電流所產生的安培力的方向始終指向初始平衡點，從而導致鞭動範圍減小，射流的穩定性控製得到（dào）提高。

 

    且與旋轉的圓筒接（jiē）收裝置呈90 ℃角處放置一個輔助電極（jí）（如圖8）。該電極提供與噴（pēn）絲頭上大小相等方（fāng）向相反的電壓。該裝置產生一個可控（kòng）的電場以消除（chú）電紡過程中的彎曲不穩定和鞭動，從（cóng）而使電（diàn）紡射流沿一（yī）個穩定的軌跡噴射。