聚乳酸的熔体静电纺丝过程及工艺-论文.pdf

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1、第29卷第8期高分子材料科学与工程Vo1．29．No．82013年8月POLYMERMATERIALSSCIENCEANDENGINEERINGAug．2013聚乳酸的熔体静电纺丝过程及工艺王肖娜，徐阳，尧谷军，李莘，魏取福(江南大学生态纺织教育部重点实验室，江苏无锡214122)摘要：以聚乳酸为原料，使用实验室自制的熔体静电纺丝装置制备了聚乳酸超细纤维。采用正交试验设计探究了纺丝关键工艺参数——喷丝头孔径、电压、纺丝距离、熔体温度对纤维成型的影响。借助高速摄影装置记录了射流运动过程，扫描电子显微镜(

2、SEM)对纤维微观形貌进行了表征。实验结果表明，反纺情况下射流运动几乎没有鞭动；喷丝头孔径对纤维直径有显著影响。纺丝距离次之。温度和电压的影响相对较小；设定合适的熔体温度和电压、使用较小孔径的喷丝头或在一定范围内减小纺丝距离，均可缩小纤维直径；射流路径空间温度显著影响纤维之间的粘接状态。关键词：聚乳酸；熔体静电纺丝；射流运动；工艺参数；纤维；微观形貌中图分类号：TQ340．64文献标识码：A文章编号：1000—7555(2013)08—0141—05熔体静电纺丝(M—ESP)是高聚物经加热熔融后在示)

3、；Vw一6000E动态分析三维显微镜(日本静电场作用下拉伸并冷却成纤的过程，成纤直径在几KEYENCE公司)；Et本HitachiSU一151型扫描电子显百纳米至数十微米之间J。其根据电压加载方式微镜。的不同可分为正纺和反纺。正纺即电源的正极接在喷丝头上，负极接在接收装置上；反纺与之相反。采用反纺的加压方式，可以避开喷丝头高温与高压的冲突，拓宽工艺调控范围；有利于对喷丝头的结构进行改造；且纺得的纤维膜相比正纺更为致密紧实。故相对而言，反纺在超细纤维大规模工业生产方面拥有较大的潜力[。Fig．1Sche

4、maticIllustrationoftheExperimentalApparatus对纺丝过程中主要工艺参数的调控不仅可以改变一一]9一1．2实验设计纤维的直径、微观形貌，而且还会影响其力学性能、结本文采用正交试验设计，选用4个参数——纺丝晶性等l2J。本文利用实验室自行搭建的熔体电纺装头孔径(因子A)、纺丝距离(因子B)、电压(因子C)、置，制备了聚乳酸(PLA)超细纤维，对反纺中主要的工熔体温度(因子D)。其中孔径选取2个水平，其余3艺参数——纺丝头孔径、纺丝距离、电压和熔体温度进个参数均取3个

5、水平，选择L9(3)正交表，得到正交行了调控，探究其各自对纤维成型的影响。试验表如Tab．1所示。1实验部分1．3熔体静电纺丝1．1材料及设备纺丝头孑L径选用0．65nlm，将电压正极接在接收PLA：分子量7万，玻璃化转变温度为56℃，熔点板上，纺丝头接地，温度设定为180℃。用电子天平称为150℃，分解温度在250℃～300℃之间，深圳市光取15．000gPLA，待温控仪的温度稳定后，将PLA加华伟业实业有限公司生产。实验前PLA母粒在60℃入料筒中，等待15rain使其完全融化。调整纺丝头与干燥1

6、0h。接收铝箔之间的距离至6cm，打开电源开关，加压至实验室自制的熔体静电纺丝装置(如Fig．1所35kV，进行纺丝。一定时间后，即得到正交表中的样收稿日期：2012．10．25基金项目：国家高技术研究发展计划(863)资助项目(2012AA030313)；江苏省科技支撑计划(工业)(SBE201201094)通讯联系人：徐阳，主要从事功能纺织材料研究，E．mail：zh3212@vip．sina．corn第8期王肖娜等：聚乳酸的熔体静电纺丝过程及工艺145纺丝距离次之，温度和电压的影响相对较小。在各

7、参parameterseffectingonfiberdiameterofmeltelectrospinning[J]．AdvancedMaterialsResearch，2011，332_334：1550_1556-数实验范围内，纺丝纤维的平均直径随着纺丝头孑L径,DingZW，SalimA，ZiaieB．Selectivenanofiberdepositionthrough的增大而增大，随纺丝距离的增大而增大，随温度的升field—enhancede1ectrospinning[J]．Langmu

8、ir，2009，25(17)：9648．高先减小后增大，随电压的升高先增大后减小。此外，9652．对于纤维微观形貌的影响，射流路径上的空间温度也KongCS，JoKJ，JoNK，eta1．Effectsofthespinline是一个至关重要的因素。temperatureprofileandmeltindexofpoly(propylene)onmeh．electrospinning[j]．PolymerEngineeringandScience，200