熔体静电纺丝装置中内外锥面喷头电场的研究.pdf

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1、第4l卷，第8期工程塑料应用V。·，No～472013年8月ENGINEERINGPLASTICSAPPLICATIONAug．2013doi：10．3969~．issn．1001-3539．2013．08．010熔体静电纺丝装置中内外锥面喷头电场的研究刘兆香，李好义。陈宏波，丁玉梅，杨卫民(北京化工大学机电工程学院，北京100029)摘要：研制了一种新型熔体静电纺丝装置，研究其纺丝喷头为内外锥面不同形状时的电场分布规律及电场对纺丝过程和纤维直径的影响。采用有限元法(ANSYS软件)模拟纺丝电场，并与实验对照分析，发现两种情况下电场分布基本相同，外

2、锥面喷头的最大场强明显比内锥面喷头大，纤维直径也较小，同时发现纺丝距离和外加电压对电场和纤维直径有较大影响。为进一步细化纤维，对内锥面喷头装置通入热风辅助纺丝，发现纺得纤维较外锥面更细，直径在10m以内，最小平均直径约为3IXm。关键词：熔体静电纺丝；内外锥面喷头；电场；纤维直径中图分类号：TQ342文献标识码：A文章编号：1001-3539(2013)08-0047．05StudyofElectricFieldforInnerandMaleConeNozzleinMeltElectrospinningDeviceLiuZhaoxiang，LiHa

3、oyi，ChenHongbo，DingYumei，YangWeimin(CollegeofMechanicalandElectricalEngineering，BeijingUniversityofChemicalTechnology，Beijing100029，China)Abstract：Anewmeltelectrospinningdevicewasdeveloped．Theelectricfielddistributionofnozzleshapesofinnerandexternalconeandeffectsofelectricfiel

4、dontheprocessandfiberdiameterwerestudied．Thefinite．elementmodelwithANSYSsoftwarewasbuiltedandaseriesofexperimentsweremade．Theresultsshowthattwokindsofnozzleshavethesamedistributionofelectricfieldbasically，butthemaximumfieldstrengthofexternalconenozzleissignificantlylargerthant

5、hatofinnerconenozzle．SOitsfiberdiameterisalsosmaller．What’Smore。thespiningdistanceandappliedvoltagehavegreatinfluenceonelectricfieldandfiberdiameterandfiberdiameter．Inordertoobtainthinerfibers，theinerconenozzledeviceassistedbyhotgaswascarriedoutandresultantfiberdiameteriskeptl

6、essthan10m，andtheminimumaveragefiberdiameterisabout3m，whicharesmallerthanthatmadebyexternalconenozzle．Keywords：meltelectrospinning；innerandmaleconenozzle；electricfield；fiberdiameter目前，静电纺丝法作为一种制备超细纤维的方径等的影响，得出纤维直径不仅取决于原材料性质法，已经取得较多研究成果。静电纺丝法包括溶液而且取决于电场分布；HaoMingfeng等[5利用自行静电纺丝

7、法和熔体静电纺丝法两种，溶液静电纺丝设计的静电纺丝设备，在两个带电平行金属板产生法在纺丝过程中有溶剂挥发，对环境有一定影响，而的电场下，研究了聚丙烯的静电纺丝过程，两个带电且所得纤维多孔、不光滑；而熔体静电纺丝法在纺平行金属板可产生稳定的电场，且两个带电平行金丝过程中无溶剂挥发，不仅环保、高效而且所得纤维属板的面积对电场强度和纤维直径有较大影响。可光滑[】]，因此，熔体静电纺丝法不断得到诸多研究人见，电场分布对于纺丝过程影响较大，不仅影响纤维员的青睐[2】。熔体静电纺丝法的原理是：经熔融后下落的鞭动过程，而且在一定程度上也能控制纤维的聚合物在电场力

8、作用下，克服表面张力，形成泰勒的直径，但是，大部分的研究都是基于单针头的纺丝锥，当电压增大到一定值时，泰勒锥形成喷射射流，