静电纺丝原理

电纺丝( electrospinning) 又称静电纺丝( electrostatic spinning) , 是一种利用聚合物溶液或熔体在强电场作用下形成喷射流进行纺丝加工的工艺。近年来, 电纺丝作为一种可制备超精细纤维的新型加工方法, 引起了人们的广泛关注。理论上, 任何可溶解或熔融的高分子材料均可进行电纺丝加工。目前世界上已成功进行电纺丝加工的聚合物超过30 种, 包括DNA、胶原、丝蛋白等天然高分子, 以及聚氧乙烯、聚丙烯腈、聚乳酸、聚酰亚胺、尼龙、聚乙烯醇、聚己内酯、聚氨酯等合成高分子。
原理
在电纺丝过程中, 喷射装置中装满了充电的聚合物溶液或熔融液。在外加电场作用下, 受表面张力作用而保持在喷嘴处的高分子液滴, 在电场诱导下表面聚集电荷, 受到一个与表面张力方向相反的电场力。当电场逐渐增强时, 喷嘴处的液滴由球状被拉长为锥状, 形成所谓的 泰勒锥 ( Taylorcone) 。而当电场强度增加至一个临界值时, 电场力就会克服液体的表面张力, 从 泰勒锥中喷出。喷射流在高电场的作用下发生震荡而不稳, 产生频率*的不规则性螺旋运动。在高速震荡中, 喷射流被迅速拉细, 溶剂也迅速挥发, 终形成直径在nm级的纤维, 并以随机的方式散落在收集装置上, 形成无纺布。