线型自由液面静电纺纳米纤维的制备和性能
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1.东华理工大学机械与电子工程学院;2.华东交通大学机电与车辆工程学院

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中图分类号:

TB324

基金项目:

江西省新能源工艺及装备工程技术研究中心开放基金(JXNE2020-5);国家自然科学基金资助项目(21664002);东华理工大学博士基金(DHBK2020009);江西省聚合物微纳制造与器件重点实验室开放基金(PMND202002)


Preparation and properties of linear free surface electrospinning nanofibers
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    摘要:

    本研究以铜丝作为喷头电极,设计并搭建了一套线型自由液面静电纺丝实验装置。采用L9(34)正交实验方案,研究了聚合物溶液浓度、工作电压、纺丝距离、喷头转速四个主要工艺参数对聚偏氟乙烯(PVDF)纳米纤维形貌及其分布的影响,建立了工艺参数与纳米纤维平均直径间的多元二次回归方程并进行了单因素影响分析。正交实验中获得的纳米纤维平均直径(MFD)为192-443 nm,相对标准偏差(RSD)为32.5%-53.75%。研究结果表明在一定条件下,PVDF纳米纤维的平均直径随着聚合物溶液浓度和工作电压的增加而增加,随着纺丝距离和喷头转速的增加而减小。通过方差和极差分析法可知聚合物溶液浓度对纳米纤维的平均直径影响最大,随后是纺丝距离和喷头转速的影响,而工作电压对纳米纤维平均直径的影响程度较低。

    Abstract:

    In this study, copper wire was used as nozzle electrode to design and build a set of linear free liquid surface electrospinning experimental device. An L9(34) orthogonal experiment was designed to study the effects of four major process parameters, namely, polymer solution concentration, input voltage, spinning distance and nozzle rotation speed, on the morphology and distribution of PVDF nanofibers.The multiple quadratic regression equation between the process parameters and average diameter of nanofibers was established, and the influence of single factor was analyzed. The average diameter of the nanofibers obtained in the experiments is 192-443 nm, and the relative standard deviation is 32.5%-53.75%. The results show that under certain conditions, the average diameter of PVDF nanofibers increases with the increase of polymer concentration and voltage, and decreases with the increase of spinning distance and nozzle rotation speed. According to variance and range analysis, the concentration of polymer solution has the greatest influence on the average diameter of nanofibers, followed by the spinning distance and nozzle rotation speed, while the input voltage has a relatively low influence on the MFD of nanofibers.

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  • 收稿日期:2021-12-27
  • 最后修改日期:2022-03-10
  • 录用日期:2022-03-28
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