静电纺丝机用途广泛

静电纺丝机用途广泛
静电纺丝技能被公认为是比年来生长非常快的制备微纳米纤维的技能，已经有商品化范围生产的配置出现，这对促进纳米纤维的应用和快速生长提供了非常有利的条件，静电纺丝技能应用范畴非常普遍，随着这项技能产业化的不停实施，必将带来纳米纤维及其制品应用范畴的快速生长，是一个非常值得关注的范畴。
　　1. 静电纺丝技能生长历史
　　静电纺丝又称为电纺（Electrospinning）是聚合物溶液或熔体在静电作用下举行喷射拉伸而得到纳米级纤维的技能，即将直流高压施加于聚合物溶液或熔体与网络装置之间，使聚合物溶液或熔体带上几千至上万伏高压静电，当电场力充分大时，带电的聚合物液滴降服外貌张力形成喷射细流，细流在喷射进程中随溶剂蒸发或冷却凝聚而固化，最终落在网络装置上，形成类似无纺布的纤维q毡，其纳米纤维直径一样平常在几十纳米（nm）至及微米（μm）之间。
　　随着人们对纳米技能的普遍关注，静电纺丝法近十年来得到了快速生长。当下，该技能已普遍应用于数十种高聚物，包罗传统成纤聚合物PET、PA、PVA、PU（聚氨酯弹性体），具有液晶态刚性高分子的聚合物聚对苯二甲酰对苯二胺以及包罗蚕丝、蜘蛛丝在内的蛋白质和核酸（DNA）等生物大分子、纤维素溶液等可以举行电纺。当下的电纺技能在推广上存在肯定技能问题。紧张是：①静电纺丝机规划的构型得到的只能是无纺布；②静电纺丝的产量很低，其产量典范值为1 mg／h～l g／h的范畴，难以大范围应用；③静电纺丝进程中的拉伸速率较低，纺丝流程很短，因此在这一进程中高分子取向生长不完善，结果使得电纺纳米纤维的强度较低。
　　而国内外比年来电纺纤维生产技能已经有了突飞猛进的生长，列示如下：⑴北京化工大学杨卫民教授的英蓝实行室对熔体静电纺丝举行了大量研究，自行研制的高效率熔体静电纺丝装置制得的PP 纤维，纺丝电压40KV，汲取距离13cm，纺丝温度250℃，纺丝质料PP 的熔体流动速率为1000g/10min，纤维的平均直径为7.4μm，其单台配置的产量已达6.5kg/h。⑵静电纺丝技能是公认的一种制备超细纤维的简略有效的要领，与熔喷技能比较，熔体静电纺丝技能的配置要简略的多，因而研究其代替熔喷技能具有较大的工业代价。⑶杜邦公司研制的殽杂膜材由老例无纺布与多孔膜制得，此中膜组分利用的静电纺长丝网的单纤直径为100 ～ 1000 nm，该产品作为滤材可以捕集亚微米粒子。⑷德国Nanoval公司开辟的NanovalTM工艺可以纺制纳米级纤维网。该法具有潜在生产率高，能耗低（仅为熔喷法的1／5）的好处，具有巨大的商业化代价。⑸Nanostatic公司开辟了幅宽为1 ～ 2 m的静电纺丝配置，配置的运行速度到达100 m／min。⑹美国Donaldson（唐纳森）公司以PA为质料，在幅宽650 mm的静电纺丝配置上告成纺制出纤维直径为200 ～ 1000 nm的纤维网。该公司还声称能纺制直径为50 nm的产品。⑺德国亚琛工业大学（RWTH Aachen）纺织技能研究以是PCL（聚己内酯）质料，于静电纺丝装置上纺制纳米级PCL纤维。⑻美国Hills（希尔）公司在开辟熔喷法纳米纤维方面也取得了庞大盼望。该公司制得的均聚物纳米纤网的单纤平均直径小于250 nm，而且直径为50 ～ 400 nm的纤维占90 ％以上。当下，Hills公司已完成并列型（S／S），多组分（A-B-A）复合纳米纤维试验，其单模头生产线的产能为1.6 kg／h，预计商业化后可提升至12 kg／h。为了在恰当的生产率下生产出这种超细纤维，其特别模头接纳的喷丝板孔数到达100 孔/英寸大概更高，同时其长径比也极大。这些工艺条件使熔喷纤维到达了只有静电纺丝才气到达的纤度。 熔喷法纳米纤维的加工根本相沿传统熔融纺丝技能，不必要溶剂处理惩罚进程，具有高效率、低成本、易范围化生产的优势。它具有范围化纺制纳米纤维的潜力。因此，熔喷法工艺正成为纺制纳米纤维的紧张要领之一，如瑞士Rieter（立达）公司已建成单模头熔喷法纳米纤维装置，纤维网的单纤直径只有500 nm。老例熔喷法生产的非织造布网片的单纤平均直径约为1 μm，但在纺制超细旦纤维时，纺丝组件每孔的熔体挤出速率低沉，造成纺丝压力产生变革，影响纤维网片的匀称性。因此，在生产超细纤维时要连结较低的聚合物粘度，一样平常MFI（熔体流动指数）的指标为1 500 ～ 1 800。为确保良好纤维网匀称度，纺丝组件压力控制在3.5 MPa左右。在熔体挤出速率较低，纺丝组件熔压稳固的工艺条件下，对纺丝板孔的规划要求非常严格。通常，纺丝孔径为0.10 ～ 0.12 mm时，长径比为15 ～ 100，孔密度＞100 孔／英寸。⑼2004年捷克利贝雷茨技能大学正式宣告该大学与爱勒马公司相助生产的纳米纤维纺丝机“纳米蜘蛛”问世，为纳米纤维工业化生产奠定了根本。捷克Elmarco公司研究开辟的环球第一条静电纺丝法制纳米纤维生产线已投放市场，并已向日本、美国等国家出售了近12套。Nanospider技能将开辟超薄无纺布产品的应用新范畴。⑽我国国内的中科院长春应用化学所利用静电纺丝法将PLGA（聚乳酸-聚羟基乙酸共聚物）制成了纳米纤维网；苏州大学接纳静电纺丝工艺，告成纺制出了再生丝素与PVA的共混纳米纤维；东华大学以PAN和纤维素醋酸酯质料，DMF为溶剂，议决静电纺丝工艺制得了多孔PAN纳米纤维网。
　　2. 静电纺纳米纤维的性能及应用
　　2.1 纳米纤维的特性
　　纳米纤维具有精致的布局、它拥有极大的比外貌积、极高的孔隙率、极好的柔韧性、吸附性、过滤性、粘合性和保温性，这些精良的性能使纳米纤维普遍应用于国防、医药、化工和电子等诸多范畴。静电纺丝是制备纳米纤维及其无纺布最简略易行、投资小、也是最紧张的要领之一。静电纺丝依纺丝液的制备要领可分为溶液法静电纺丝（S-ESP）和熔融法静电纺丝（M-ESP）两种。当下天下上已有上百种聚合物接纳溶液法静电纺丝技能告成制得了纳米纤维及其非织造布。溶液静电纺丝虽然可以纺出小至几十纳米的纤维，但溶剂的利用使它出现了一系列的问题：①溶剂的采用问题；②应用于生物医药范畴的宁静问题；③一些聚合物如聚丙烯和聚乙烯，在室温下找不到恰当的溶剂配成溶液；④溶剂的蒸发导致纤维外貌不平滑，乃至出现缺陷；⑤产量低，一样平常为0.6g/h；⑥90％以上的溶液都以溶剂的情势蒸发失；昂贵溶剂的利用会增长成本；⑦喷丝孔容易堵塞，影响连续纺丝等。熔体静电纺丝不必要溶剂就可以纺丝，与溶液静电纺丝比较，它的研究代价更大，更有大概使静电纺丝技能走向工业化。与熔喷技能比较，熔体静电纺丝技能的配置要简略的多，因而研究其代替熔喷技能具有较大的工业代价。熔体静电纺丝纤维直径散布匀称，纤维外貌相当平滑，与熔喷纤维比较其纤维质量要好得多。用熔体静电纺丝法制备非织造质料可以得到更细的纤维、更佳的过滤性能，使非织造布的外貌更柔软，手感更佳。当下关于静电纺丝的研究大多会合在溶液静电纺丝方面，对付熔体静电纺丝，由于其装置相对溶液静电纺丝庞大，而且其纺得的纤维比溶液静电纺丝纺得的纤维粗，因而对付它的研究相对较少。
　　2.2静电纺丝技能的应用随着20世纪80年代纳米质料的生长，特别是纳米质料的外貌效应、小尺寸效应、量子尺寸效应和宏观量子隧道效应等性能，使其在许多方面都具有别的质料无法比拟的好处，纳米纤维已经成为当前研究的热点。此中最为引人注目便是高压静电纺丝法制备的纳米纤维无纺布及微孔膜的应用。该质料具有手感柔软、强度大、松散度高、保暖性能好、过滤效率高等特点，可以大概普遍应用于高效低阻过滤质料：如平凡中间空调、家用中间空调过滤质料、电子工业中的氛围过滤、重金属污水过滤质料等；医用质料，如无菌室滤布、抗菌防尘口罩和防SARS、甲型（H1N1）流感等医用断绝服及口罩；军用保暖质料、保健质料：被褥、枕头、防寒服等新型保暖添补质料；还可应用于吸油质料、汽车滤清器、油水疏散等范畴。无纺布产业被认为是21世纪的向阳产业，由于新型纤维和差异化纤维质料不停推出及高新技能的渗入渗出，使其在构筑、医疗卫生、环保、梳妆、汽车、航空航天等行业得到普遍应用，是紧张的产业用纺织品，与雷同用途的产品比较具有高附加值和高效益的竞争优势，产业生长势头迅猛。无纺布于1870年首先在英国开始工业化生产，20世纪50年代开始大量生长，20世纪90年代开始得到了迅猛生长，到2006年已到达563万吨，2002-2006年平均以7.6％的速度增长，2007年以来受多种因素影响增速变缓，但天下无纺布需求的增长率始终高于环球经济的增长，预计2010年天下产量将到达700万吨。天下非织造布的生产紧张会合在北美、西欧和东亚地区，紧张生产国为美国、中国、日本、韩国、中国台湾省、印度尼西亚、马来西亚、泰国和菲律宾等，约占环球非织造布总产量的66％以上。美国是最大的非织造布生产国，约占环球产量的41％左右，西欧占30％，日本占8％，中国占3.5％，别的地区约占17.5％。到2001年年底，中国已拥有多种非织造布生产线1980条，生产量到达55.9万吨，排名天下第二位，每年以8-10％高速增长，2008年中国纺粘法非织造布年总生产本领到达112.09万吨，比上年增长19.3％，稳居天下纺粘大国职位地方。当下行业内产量超万吨级的企业已有21家之多，天下非织造布产量紧张散布在浙江、山东、江苏、福建、广东、河南、上海等省市。中国非织造布业将来另有很大的增长潜力，其市场消耗量将增长到环球的20％以上。环球范畴内用于非织造布生产的纤维中有约63％为聚丙烯、23％为聚酯、8％为粘胶、2％为丙烯酸纤维、1.5％为聚酰胺、2.5％为其他纤维。
　　2.2.1传统熔喷无纺布应用范畴
　　静电纺丝成本低廉，易于范围化生产，以因此超细纤维无纺布的特点完全可以进入传统无纺布的应用范畴。这些范畴包罗：①卫生、医疗用非织造布：小孩尿不湿、卫生护垫、卫生巾等一次性卫生用布、手术断绝衣、防护服、消毒包布、口罩、民用抹布、擦拭布、湿面巾、柔巾卷及美容用品等；②家庭装饰用非织造布：沙发、椅子的包布和添补料、贴墙布、台布、床单、床罩等；③构筑物布局质料：包罗沥青、橡胶屋顶质料；④纺织梳妆用非织造布：防雨、防晒制品、箱包、衬里、粘合衬、絮片、定型棉、多种合成革底布、围腰围裙等；⑤工业及水利、路基用非织造布：过滤质料、抛光质料、绝缘质料、隔热质料、吸音质料、水泥包装袋、土工布、包覆布、汽车装饰用布等；⑥军事用非织造布：利用无纺布汲取、吸附本领强的特点，可以做军用特种擦拭巾用于消毒；⑦农业用非织造布：温室遮阳布、作物掩护布、育秧布、灌溉布、保温幕帘、草坪保湿布、杂草防护布等；⑧别的非织造布：地毯用底布、太空棉、吸油毡、烟过滤嘴、袋包（如超市环保购物袋 、广告袋、手提袋、茶袋等）。