网帘式静电纺纳米纤维工艺的研究-毕业论文.doc

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1、天津工业大学硕士学位论文研究课题：网帘式静电纺纳米纤维工艺的研究学科专业：纺织化学与染整工程指导教师：作者：纺织学院年月摘要纳米纤维性能独特、应用广泛，其制造技术一直受到全球的关注，是相关学科的研究热点。而在纳米纤维的制造过程中，静电纺丝技术具有系统简单、成本低廉、纤维直接小、均匀性好等特点，被学术界一致认为是制备纳米纤维的最佳方法。传统静电纺丝技术采用单根针头作为喷丝头，纺丝效率极低，无法满足其在超滤材料、电池隔膜、军事航天、生物医药和传感器等领域的应用要求。目前的一些规模化生产纳米纤维的技术存在诸多弊端，例如多针

2、头静电纺丝技术针头间静电干扰极大和针孔较易堵塞，磁场扰动静电纺丝技术在纺丝液中加入磁性介质而影响纤维品质，气泡静电纺丝技术较不稳定等，限制了纳米纤维的规模化制备技术的发展及纳米纤维的工业化应用。本论文基于电液动力学和导电液体扰动波理论，提出一种无针头纳米纤维规模化制造技术来规模化生产纳米纤维，以提高纳米纤维的产率。本课题设计组装了一套无针头静电纺丝实验装置，着重探究了使用聚乙烯醇（PVA）纺丝液时电纺过程中纺丝电压、纺丝液浓度、纺丝头构型、纺丝头空间排布等参数对纺丝的影响，并就所纺纳米纤维过滤方面的性能进行了测试。具

3、体研究工作主要包括以下几个部分：1．查阅大量文献、资料，提出一种基于电液动力学和导电液体扰动波理论的无针头纳米纤维规模化制造技术，并对纺丝机理进行了探讨；2．利用有限元软件模拟了所提出的无针头电纺技术工作电场的场强分布情况，分析了不同构型的锯齿和不同空间排布的锯条形成的场强对静电纺丝过程的可能的影响，为实际的锯齿式静电纺丝试验奠定理论基础；3．自主设计组装了一套网帘式无针头式静电纺丝实验装置，装置由锯齿纺丝头、高压电源、接收板等部件组成；4．通过大量实验，使用纺丝锥形轨迹包络顶角、纤维接收面积、产率和纤维细度作为评价

4、指标，分析了纺丝电压、纺丝液浓度、锯齿构型、锯条空间排布等参数对电纺工艺的影响，得出了合适的纺丝工艺参数；5．利用非织造布作为基布，通过本文提出的无针头式静电纺技术直接在其表面喷覆一层纳米纤维膜，通过不同的复合结构分析和产品性能测试，得到高效低阻的纳米纤维复合非织造滤材。关键词：无针头静电纺丝；导电液体扰动波理论；有限元模拟；过滤性能AbstractNanofibersareuniqueandwideapplication,whichmanufacturingtechnologyhavebeenunderagloba

5、linterestandbecometheresearchfocusofrelateddisciplines.Andintheprocessofmanufacturingnanofiber,electrostaticspinningtechnologysystemissimpleandlowcost.Thefiberissmallandgooduniformitydirectly.Soelectrostaticspinningtechnologyisacademiaagreedasthebestwayofprepar

6、ingnanometerfiber.Thetraditionalelectrostaticspinningtechnologyusessingleneedleassilksprayhead,whichisextremelylowefficiency.Thiscan'tmeetitsapplicationrequirementsinthefieldsoffiltrationmaterials,batterydiaphragm,militaryaerospace,biotechnologyandsensor.Curren

7、tlymanydisadvantagesexistinthemassiveproductionofnanofibertechnology.Forexample,electrostaticinterferenceoccurringbetweenneedlesandgreatpinholejamcommomlyexistinthetechnologyofmulti-needleelectrostaticspinning.Fiberqualityiseasytobeinfluencedformagneticmediajoi

8、nedinspinningsolutioninthetechnologyofmagneticdisturbanceselectrostaticspinning.Spingisnotstableinthetechnologyofbubbleelectrostaticspinning.Therefore,thenanofiberlarge-scal