静电纺丝及其在纳米复合材料制备中的应用研究.pdf

第24卷第6期天津理工大学学报Vo.l24No.6
2008年12月JOURNALOFTIANJINUNIVERSITYOFTECHNOLOGYDec.2008

文章编号:1673-095X(2008)06-0065-05

静电纺丝及其在纳米复合材料制备中的应用研究

张春雪1,2,王苹2
(1.天津大学材料科学与工程学院,天津300072;2.天津理工大学化学化工学院,天津300191)

摘要:本文介绍了静电纺丝的发展史、原理、设备及其在复合材料制备中的应用.借助于静电力的纺丝过程被称为
静电纺丝.静电纺丝可以制备直径在微米以下甚至纳米级的纤维.近年来,随着纳米技术的兴起,静电纺丝受到研究
者们的广泛重视.静电纺丝制备的纳米纤维可直接用于制备纳米复合材料,也可经高温处理后成为纳米碳纤维,后
者在复合材料中也有很大的潜在用途.
关键词:静电纺丝;聚合物;纳米复合材料
中图分类号:O63文献标识码:A

Electrospinnganditsapplicationinnanocomposite

ZHANGChun-xue1,2,WANGPing2
(1.SchoolofMaterialsScienceandEngineering,TianjinUniversity,Tianjin300072,China;
2.SchoolofChemicalEngineering,TianjinUniversityofTechnology,Tianjin300191,China)

Abstract:Inthispaper,areviewwaspresentedonthehistory,theoryandtheapparatusofelectrospinning,aswellasitsap-
plicationinnanocomposites.Theprocessofspinningfiberswiththehelpofelectrostaticforcesisknownaselectrospinning.
Electrospinninghasgainedmuchattentionfrom1990sduetoitscapabiliyofproducingfibersinthesubmicronandevenin
thenanorange.Electrospunultrafinefibersandfibermatscanbedirectlyusedasreinforcementincomposites.Besides,
Carbonnanofibersforcompositeapplicationscanalsobemanufacturedfromelectrospunpolymernanofibersafterheattrea-t
mentathightemperature.
Keywords:electrospinning;polymer;nanocomposite

借助于静电力制备纤维的方法,通常被人们称20世纪30年代.1934年,Formhals申请了关于在静
为静电纺丝,它已有几十年的历史.近10年来,静电电场中制备纤维的工艺和设备的第一个专利,报道
纺丝再次受到人们的关注,这是由于采用这种方法了以丙酮作溶剂醋酸纤维素的静电纺丝方法.1940
不仅可以制备出性能各异的多种聚合物纤维,而且年,Formhals再次申请专利,采用静电纺丝法,将聚
制备出的纤维直径几乎都可以达到1Lm以下,甚至合物超细纤维直接沉积在不断移动的聚合物基体
100nm以下(即纳米纤维).这种纤维与常规纤维相上,这样纤维网与基体组成复合材料.20世纪60年
比具有较高的比表面积,它们目前正广泛用于纳米代,Taylor开始了对静电纺丝的基础理论研究.Taylor
催化剂、人体组织工程支架、防护用品、过滤材料及主要对电场中聚合物液滴的形状变化进行观察,指
光电材料等的研究中[1].出静电纺丝的液体细流产生于在电场中变为锥形的
液滴(即后人所称的/Taylor锥0),且当锥角为49.3b
1静电纺丝的发展史
时,聚合物的表面张力与静电力达到平衡,此时电纺
[2]
静电纺丝作为一种独特的纺丝技术最早出现于纤维开始形成.

收稿日期:2008-03-15.
基金项目:天津市高等学校科技发展基金(20050521).
第一作者:张春雪(1969)),女,副教授,博士.
天津理工大学学报第24卷第6期

在随后的几年中,静电纺丝的研究重点逐渐放变细时,其径向的电荷斥力导致了初始细流分为多
到了纤维的形态和结构上.1971年,baumgarten报道股的次级细流,纤维的最终尺寸主要由产生次级细
了聚丙烯腈的二甲基甲酰胺溶液的静电纺丝,得到流的数目决定.但近期的研究表明