靜電紡絲技術是一種(zhǒng)制備微多孔膜的新技術，其通過(guò)朋飛高壓靜電場使聚合物溶液或熔體帶電在噴頭上線中形成(chéng)泰勒錐，當聚合物溶液表面從時(miàn)的靜電排斥力大于其表面(miàn)張力時(shí)，溶液會暗和(huì)被(bèi)拉長(cháng)形成(chéng)刀要射流，進(jìn)一步在電場力作用以及被(b費購èi)拉伸、破裂等多種(zhǒng)複雜運動下費黑形成(chéng)多根細纖維，溶液什有經(jīng)過(guò)揮發(fā)和固化，最後(hòu)在接地報懂或者帶負電的接收裝置上堆積形成(chéng)膜，即納米纖維膜。靜電紡絲技麗草術是一種(zhǒng)簡便且可大規模制備微納米纖維膜的方法，其窗離可用于膜加工的材料來源廣泛，且能(néng)對(duì東音)纖維直徑和膜的孔徑進(jìn)行靈活控制；所制備的膜手感柔軟家城、孔隙率高、孔道(dào)連通性好(hǎo)、表面(mi上懂àn)粗糙度高；膜的材料組分和膜結構可進(jìn)行多種(zhǒng)複雜生去組合設計。因此，近年來納米纖維膜被(bèi)認為是防水透濕膜領域最具刀兵前景的膜材料。

溶液靜電紡絲技術

溶液靜電紡絲技術是目前研究最書水多，也是工藝相對(duì)成(chéng)熟的納米纖維膜制備技術頻國。溶液靜電紡絲所使用的溶液是多樣化拿(yàng)的，不僅可以利用樹脂原漿或其新上稀釋溶液，也可以將(jiāng)聚合物溶解在溶如也劑中得到(dào)紡絲液。對(d訊照uì)于不易溶解的聚合物，還(子件hái)可以將(jiāng)其粉體分對個散或者混合在其他可紡絲的載體聚合物溶液中。比如聚四的線氟乙烯（PTFE）是不易溶解的計兵聚合物，但是可以將(jiāng)得音其粉體分散在聚乙烯醇（PVA）或聚氧化乙烯（PE車睡O）水溶液中進(jìn)行紡絲，得到(dào)基膜之後(h東雜òu)在合适的溫度下進(jìn)行這車燒結，在該溫度下，PVA或PEO受熱分畫市解，PTFE粉體黏合成(ché拿男ng)纖維整體，最後(hòu)制得純的P視快TFE納米纖維膜。

溶液靜電紡絲加工設備分為針頭式和無針頭式兩(liǎng)大類。針頭式設備可很們以通過(guò)擴展針頭數量，形成(chéng)多個泰勒錐以提高産能(né民綠ng)，但是針頭之間電場相互幹擾會(huì)輛綠嚴重影響産品的均勻性和産能(né資美ng)。無針頭式設備主要基于帶電自由體為液體表面(miàn)激發(fā)聚合物溶液産生多個射流，從而提高納米纖維的生産年放效率，也被(bèi)稱為自由液面(miàn)靜電紡絲她報。無針頭式設備分為多孔式、滾筒式、離心式、氣泡式、振動式等，其與傳統針頭式噴不紅射裝置相比，可減少針頭間電場的相互幹擾，且裝置占地面(miàn)積相對(du議請ì)減少，但紡絲的可控性較差，且紡絲過(guò)程身紅中暴露的液面(miàn)會(huì)有溶劑揮發(fā)從而改變溶劑黏數時度，影響紡絲的穩定性，其可以通過(guò)廠山快速更新液面(miàn)減少揮發(fā)帶來的影響。通過(guò)對(d這費uì)多針頭紡絲優化和設置無針頭麗門紡絲可以顯著提高納米纖維的生産效率。目前能(néng)夠暗錯提供工業化多針頭紡絲設備的企業有土耳其Inovenso Tec林照hnology，提供工業化無針頭生産設備的企業有日本的MECC C妹鐘o., Ltd.、捷克的Elmarco。國(guó得討)内靜電紡絲設備生産企業也在積極開(kāi)展溶液靜電紡絲設備的設計攻關暗關，據報道(dào)部分企業已經(jīng)實現了該設備的規模化生産。船少

熔體靜電紡絲技術

相對(duì)于溶劑靜電紡絲過(guò)程需要用到(dào)溶劑，熔體新房靜電紡絲采用聚合物熔體進(jìn)行紡絲，避火學免了溶劑使用、殘留、回收及處理等問題，是聚合物納米纖維綠色制造的發(fā)術電展方向(xiàng)。但其也存在裝日坐備複雜、工藝滞後(hòu)、材料黏度高、導電能(n和女éng)力弱、問題纖維細化難、制備效率低等問題。筆分一般來說(shuō)熔體靜電紡絲需要施加的電裡時壓更大，接收距離更短，其以毛細管針頭、圓盤噴頭、狹縫噴頭、熔體動會微分噴頭和氣泡紡絲等多種(zhǒng)形式進(j朋照ìn)行紡絲。随著(zhe)對(duì)熔體紡絲不劇材料、工藝和設備的優化，規模化熔議錢體靜電紡絲技術將(jiāng)逐漸被(bèi)突破，産業化正越來越近。

氣流納米紡絲技術

除了利用高壓靜電場對(duì)溶液進(jìn黑話)行拉伸，利用氣流對(duì)溶液進(j腦靜ìn)行拉伸也可以得到(dào)納米纖維。據悉，清華大學(xué)低去研究團隊開(kāi)發(fā)了一種(zhǒng)全新的、結森內合卡門渦街原理的無針頭溶液氣流納米紡絲技術。該技術采用全新日空設計的連續化系統來實現無針溶液的傳輸以制備納米纖維。紡絲溶液被(bè吧開i)閉環連續運動的尼龍線從儲液槽中攜帶出後(hòu)，在高速氣流的驅動還笑下，形成(chéng)泰勒錐并高速噴射，通過(議從guò)快速拉伸和擺動形成(chéng)納有慢米纖維。該紡絲過(guò)程同時(shí)存在空務制氣射流與卡門渦街相結合的氣流結構。兩(li離呢ǎng)者的共同作用極大促進(j用姐ìn) 了納米纖維的高通量生産。通過(gu樂房ò)流體理論和計算流體動力學(xué)模拟的研究發(fā)現，穿過(guò)靜分尼龍線的高速氣流在尼龍線的背風側産生強烈的剪切應力章兵和卡門渦流。強剪切應力促進(jìn)了泰勒錐的形成(chéng)和溶液射流的細拿北化，而卡門渦旋擾亂了流場并加速了氣流從層流轉變對雜到(dào)湍流，促進(jìn)了溶液射流的揮發(fā看信)。

除此之外，還(hái)有研究來個將(jiāng)氣流和高壓靜電進(jìn)行組合，開(kāi)發(fā)出氣流身友輔助的靜電紡絲技術，以減少射流間的幹擾，提高射舊少流激發(fā)和生産效率。在常規靜電紡絲中，紡房暗絲速度取決于溶液從噴嘴尖端被(bèi)電場排斥拉出的速體廠度，當進(jìn)料速度過(guò)高時(shí)，溶液森服可能(néng)直接從針尖端噴射出來，而不能(néng)形成(chéng影上)納米纖維。而氣流輔助作用可以給針尖的溶液更高的初始拉力，使纖維射流更容易這廠形成(chéng)。氣流納米紡絲技術雖然可快輛以提高産能(néng)，但是如如草何獲得穩定的紡絲過(guò)程和均勻的纖維直徑，依然具有挑戰性。

更多内容，請關注《紡織導報》2023年第2期“新型納米纖維防水透濕膜的研發她路(fā)及應用”。

（來源：紡織導報官微）