第44卷第3期2023年3月纺织学报JournalofTextileResearchVol.44,No.3Mar.,2023DOI:10.13475/j.fzxb.20220204006电压对静电纺串珠纤维成形过程的影响葛铖1,郑元生1,2,刘凯1,辛斌杰1(1.上海工程技术大学纺织服装学院,上海201620;2.嘉兴学院浙江省纱线材料成形与复合加工技术研究重点实验室,浙江嘉兴314001)摘要以聚苯乙烯为原材料,观察在不同电压条件下以及射流不同区域的串珠纤维,研究电压对串珠形态、纤维运动速度的影响以及串珠形态在射流过程中的演变。采用高速摄影,显微镜对射流过程以及纤维形态进行表征。运用有限元仿真软件对电场、串珠形貌和串珠纤维运动速度进行模拟,建立串珠模型。研究结果表明:纺丝电压增大,射流受到的拉伸作用更明显,串珠形态逐渐由近似圆形变为纺锤形,同时串珠的表面速度也随着电压的增大而增大,实验结果与仿真模拟结果一致;射流直线段并未出现串珠结构,串珠在鞭动区域逐步形成,同时,在越靠近接收装置的射流区域,串珠纤维受到的拉伸作用越明显。关键词静电纺丝;串珠纤维;成形过程;纺丝电压;有限元模拟中图分类号:TS102文献标志码:A收稿日期:2022-02-28修回日期:2022-11-11基金项目:国家自然科学基金项目(11702169);浙江省纱线材料成形与复合加工技术研究重点实验室开放基金项目(MTC-2022-01)第一作者:葛铖(1998—),男,硕士生。主要研究方向为溶液静电纺丝制备微纳米纤维及其机制。通信作者:郑元生(1987—),女,副教授,博士。主要研究方向为微纳米纤维制备及其机制。E-mail:yuansheng@sues.edu.cn。静电纺丝被认为是目前最通用、最方便、最简单的制备超细纤维的方法[1]。采用静电纺丝技术可有效地制备多级结构微纳米纤维,以此赋予微纳米纤维独特的性能和功能[2]。研究者们通过改变纺丝液原材料,纺丝工艺参数以及外界条件得到具有多孔结构、串珠结构、沟槽结构、螺旋结构、核壳结构及纳米凸起结构的微纳米纤维[3]。在研究多级结构纤维的过程中,串珠纤维膜因其具有较高的比表面积、较大的孔隙率、连通性好、质量轻等优点被广泛应用于空气过滤[4]、油水分离[5]、药物运输[6]、自清洁[7]以及传感器[8]等各领域。以往的研究结果表明,串珠纤维上不同形态、不同大小的微珠会导致纤维膜的整体性能有较大差异,因此通过对串珠纤维上微珠大小及形态进行调控,能定向制备具有特定功能的纤维膜。刘兆麟等[9]采用静电纺丝工艺制备聚乳酸(PLA)串珠纤维,发现微珠直径随着PLA质量分数的增加先增大后减小,连接珠粒的纳米纤维的直径则逐渐增大,...
