静电纺丝生产纳米纤维方法的研究进展 孙斌 郭勤 王围！ （１．新疆大学科学技术学院，新疆（２．浙江工业大学海洋学院，浙江摘要：近年来，静电纺丝制备纯纳米纤维的方法因其特 阿克苏杭州８４３０００） ３１００１４） 程结束时获得的纤维通常是亚微米或纳米级，初生纤维是最常 定的应用价值引起国内外的广泛关注，本文系统的阐述了静电 见的一种纤维产品，是通过简单蒸发经固化得到的。 ２０ｌ４年，Ｚｈｏｕ Ｑｉｕｓｈｅｎｇ等人采用溶液静电纺丝法制备了铝 纺丝制备纳米纤维最常见的几种方法，溶液静电纺丝法、原位 聚合纺丝、熔体静电纺丝法、多组分的复合纺丝方法最新的一 些研究成果及进展、 藻酸盐粒子吸附剂通过批量试验，进行了吸附性能测试。吸附 机理通过ＳＥＭ、 ＩＲ、ＴＧ、ＥＤＸ等表征得到验证，进行了一批实 验在不同的吸附条件下：溶液ｐＨ值、吸附剂用量、初始氟化物浓 关键词：静电纺丝；原位聚合 自然界中，天然纤维材料几乎无处不在，几个１廿纪以来，自 度、接触量时间，吸附温度。研究发现，铝藻酸盐显示出最大的 ｌ犬，如网形，带状和不规则形状。 从神秘的文明古国一中国从熟蚕结茧中获得蚕丝以来，人们不 纤维横截面形：断运刖聪明才智，利用大自然的丰厚的自然资源一直努力掌握 人工纤维的制备方法。一般通过大量试验和实践经验对纳米 ２原位聚合纺丝法 自原位聚合法制备聚苯￣（ＰＡＮＩ）复合导电纤维问世以来， 被认为是一种最有应用前景的导电纤维制备方法…，目前国内 纤维成型技术进行把控，增火了产品开发的周期和成本。因此， 纳米纤维技术成型机理的基础研究和纳米纤维产业化研究越 外采用原位聚合法制备了多种聚苯恢复合导电纤维，聚合物结 晶度与应变硬化的关系变得更易控制，具有长链支化结构特征 来越受到全球科研工作者的青睐，每年研究＿ｌ＾文和专利的数量 在不断增加，纳米纤维在化学，医疗，电气和环境等方面延伸应 的高熔体强度聚丙烯树脂的制备方法一种具有长链支化结构 用也在不断扩大。众所周知，纳米纤维的制备方法也非常多， 静电纺丝是制备纳米纤维最主要的方法。静电纺丝法制备纳 米纤维具有设备简单、成本低廉、操作容易以及高效等优点，被 认为是制备大量聚合物连续纳米纤维最有效的方法。图一，展 特征的高熔体强度聚丙烯树脂的制备方法。 ２０ｌ７年，Ｒａｕｇｍ６ Ｂｒｉｎｋ等人采用原位聚合纺丝的方法单步 合成制备了银一聚合物具备光学功能化的纳米复合材料，金属 银纳米粒子镶嵌在聚合物基体内，通过紫外可见发光光谱对复 合材料进行光学监测技术。通过ＳＥＭ、 ｌＲ、ＸＰＳ等手段进行 示的就是静电纺丝的技术，能使用电荷从液体中抽出极细的 纤维。 表征实现更多复合材料的表面结构信息。通过原位聚合法合 成的复合材料可作为一种应用肾上腺素的电化学识别催化齐ｆＪ。 ２０１６年，Ｍｅｅｎａｋｓｈｉ Ｃｈｏｕ ｄｈａｒｙ等人通过原位聚合纺丝法单 步合成的金氯基酸复合膜材料，经紫外可见光谱、膜变面元素 分析等表征试验论证，是一种电化学催化剂，可以诱导氢原子 转移（ＨＡ ，为５一羟色胺的电化学识别。 ２０１７年，ｔｔａｉ ｑｉｎｇ Ｈｕ等人采用原位聚合纺丝的方法将聚酰 胺和聚苯胺（ＰＡＮＩ）共混在一起制备了聚酰胺／聚苯胺复合导电 纤维，此方法的优点原料便宜、合成简单、掺杂现象独特、电导 率较高、在空气中具有较好的稳定性，并解决了聚酰胺纤维的 静电问题。 １溶液静电纺丝法 聚合物溶液在施加电场下通过单喷嘴喷丝头生产超细纤 ３熔体静电纺丝法 熔体静电纺丝的原理和溶液静电纺丝的原理大致相同，不 维，是静电纺丝制备连续纳米纤维最传统的方法之一。传统的 同之处就在于熔体电纺采用固体熔融法，代替原来的溶液。将 静电纺纤维法原理是通过蒸发溶剂得到丝产品，就像干式纺纱 固体原料加入到料筒中，经过高温加热熔融，从喷头喷丝，冷却 样。传统的电纺纱方法是通过研究纺纱温度、湿度、 力等 后成形。 参数，从而控制纤维的形态。在各种外部纺丝环境下获得。在 ２０ｌ２年，Ｈａｎｓ—Ｗｅｒｎｅｒ Ｓｃｈｍｉｄｔ等人用熔体静电纺丝的方 一该方法中通常优先选择挥发性溶剂，比如有机溶剂，在纺丝过 ２０１８年０２月 （下转第１４７页） 化， 砰ｉ １４５ 特点体现在以下几个方面：首先，新型煤化工技术生产所形成 炭转化技术采用优化的方法集成在一起，进而有效提高煤化工 的产品主要以清洁能源为主，其包括汽油、石油气、芳香烃、电 生产效率，并且可以获得具有更高附加值的化工产品。 力热力等。其次，新型煤化工技术能够促进新兴产业的形成发 展，作为国家未来能源技术研究发展的核心方向，通过与其他 化工技术及能源产业相互结合，可以有效促进煤炭能源化工一 ４结语 煤化工技术的应用具有重要的作用和意义，而为了能够更 好的缓解我国的能源危机，以及促进我国环境保护的快速发 体化产业的形成发展。最后，新型煤化工技术具有高新技术以 展，就需要加强新型煤化工技术的研究和开发，运用新型的煤 及优化集成的特点 。新型煤化工技术是建立在煤炭资源的煤 化工技术生产出更多的清洁化工产品，这对于促进低碳经济社 种以及煤质基础之上制定其产品目标的，在此过程中需要采用 会的建设而言具有重要的现实意义。未来我国的煤化工技术 不同的煤化工技术。煤化工技术的工艺优化集成主要是从能 的发展方向以及发展目标应该建立在传统煤化工技术的基础 源的梯级利用方面进行的，这样可以有效实现经济效益增加的 上，通过在各个方面进行创新和优化，逐渐实现新型煤化工技 目标。 术的研发和应用，为我国的持续稳定发展提供可靠的技术 ３．２新型煤化工技术的研发 新型煤化工技术的研发需要在传统的煤化工技术上进行 各方面的优化，首先，其研发方向应该以煤为原材料合成各种 支持。 参考文献： 【ｌ】霍宏．煤化工技术的发展与新型煤化工技术探析［Ｊ】．科 烃类化学产品。我国目前所有的技术都可以将甲醇裂解提取 技经济导刊，２０１５（１５）：１３８—１３９． 烯烃，该技术的烯烃转化率为百分之百。另外，新型煤化工技 ［２］余长军．煤化工技术发展现状及趋势［Ｊ］．煤炭与化工， 术还应该注重以煤炭作为原料，生产出甲醇，或者其他多样化 ２０１６，３９（０５）：２７—３０． 的化工产品。甲醇是一种尤为重要的化工原料，而采用羰基化 【３】刘祥．煤化工技术的发展与新型煤化工技术研究［Ｊ］．化 的方式就可以实现甲醇以及其他化工产品的生产。新型煤化 工技术还要加强研发低碳烃类产品。烃类产品在国外已经取 工管理，２０１６（２７）：８８． Ｉ４】王俊理．煤化工技术现状及发展趋势研究［Ｊ］．世界有色 ［５］惠团荣，罗云．煤化工及新型煤化工技术的发展应用趋 ［６］陈文茜，刘星佳．煤化工技术的发展与新型煤化工技术 得了良好的发展，而且其技术方面也十分先进成熟，烃类产品 金属，２０１７（０１）：２０－２１． 技术目前已经发展到了工业化设计的程度。为了促进煤炭产 类产品具有重要的现实作用。新型煤化工技术一个有为重要 的发展趋势就是煤炭气化多联产技术，这种技术可以将多种煤 业的更好发展，同时有效缓解我国环境破坏问题，研发低碳烃 势［Ｊ］．化工管理，２０１７（２５）：１２． 的应用趋势［Ｊ］．化学工程与装备，２０１５（０７）：２１９—２２０． （上接第１４５页） 法，借助１，３，５一环己烷和１，３，５一苯三胺易自组装成超分子的特 在接收装置上，形成类似非织造布状的纤维毡。在静电纺丝过 性，制备了柱状超分子结构的网状纤维。 程中，液滴通常具有一定的静电压并处于一个电场当中，因此， 当射流从毛细管末端向接收装置运动时，都会出现加速现象， ４多组分的复合纺丝方法 双组分纤维已经不能满足人们的需求，多组分纳米纤维的发展 方向就成为纳米纤维膜发展的主流。因此，多组分复合纺丝制 随着科技创新的不断进步，各种高功能纤维、智能纤维等 从而导致了射流在电场中的拉伸。参考文献： 『１］Ｈｅｄｉ Ｓｃｈｒｅｕｄｅｒ－Ｇｉｂｓｏｎ，Ｐｈｉｌｌｉｐ Ｇｉｂｓｏｎ，Ｋｒｉｓ Ｓｅｎｅｃａ１．Ｐｒｏ— 备各种各样的杂化纳米纤维膜的方法、成型机理受到科学家们 ｔｅｃｔｉｖｅ ｔｅｘｔｉｌｅ ｍａｔｅｒｉａｌｓ ｂａｓｅｄ ｏｎ ｅｌｅｃｔｒｏｓｐｕｎ ｎａｎｏｆｉｂｅｒｓ【Ｊ】．Ｊｏｕｒｎａｌ 的关注。与单组分、双组分纳米纤维膜的制备工艺相比，多组 分复合法纺纳米纤维的直径分布较窄。 ２０１６年，Ｘｕｅ ｔａｏ Ｌｕｏ等人用多组分的复合纺丝方法将ＴｉＯ２ 纳米颗粒、Ｚｎ（ＩＩ）离子、２一甲基咪唑酯配体框架的ＭＯＦＳ结构共 混制备了一种杂化纳米纤维，实验验证得出，这种纤维膜在水 ｏｆ Ａｄｖａｎｃｅｄ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ，２００２，３４：４４—５５． ［２】张园园．静电纺丝制备壳聚糖／聚乙烯醇超细纤维及其性 能研究【Ｄ］．天津：天津大学，２００５． ［３】Ｋｏｕｓａｋｕ Ｏｈｋａｗａ，Ｄｏｎｇｉｌ Ｃｈａ，ｅｔ ａ１．Ｅｌｅｃｔｒｏｓｐｉｎｎｉｎｇ ｏｆ Ｃｈｉｔｏｓａｎ［Ｊ］．Ｍａｃｒｏｍｏｌｅｃｕｌａｒ Ｒａｐｉｄ Ｃ０ｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｇｓ，２００４，２５：１ ６００－１ ６０５． 溶液中有很高的热和化学稳定性，作为光催化剂可以增强光催 化活性。 【５］左保齐，张锋，孙春光．再生桑蚕丝素／柞蚕丝素蛋白静 ５结语 法截然不同。首先将聚合物溶液或熔体带上几千至上万伏高 电纺无纺网结构的研究ｆＪ］．高分子材料科学与工程，２００７，２３ 基金项目：国家自然科学基金（２１１０４０６６，２１１０４０８７），浙江 本文静电纺丝法即聚合物喷射静电拉伸纺丝法，与传统方 （４）：２０７—２１０． 压静电，带电的聚合物液滴在电场力的作用下在毛细管的Ｔａｙ— 省自然科学基金（ＬＹ１５Ｂ０６ＯＯＯ６）。 ｌｏｒ锥顶点被加速。当电场力足够大时，聚合物液滴克服表面张 作者简介：孙斌（１９８１一），男，研究生甘肃静宁人，职称：讲师，主要 静电纺丝技术。 力形成喷射细流。细流在喷射过程中溶剂蒸发或固化，最终落 研究方向：２０１８￣０２ｇ托 Ｉ １４７