纳米纤维制备中收集距离对直径的影响

收集距离指的是喷头和收集器之间的距离，是纺丝溶液从纺丝射流转变为纳米纤维的过程，研究纳米纤维的成型过程同样有助于高质量纤维的制备。当射流从喷丝口喷出时，它将继续延伸运动到收集装置，因此收集距离对射流的飞行时间有直接影响。当溶液作为纺丝液时，喷嘴和收集器之间的最小距离是必须要考虑的，射流在到达收集器之前具有足够的时间进行拉伸细化。如果收集距离太短，射流纤维拉伸不充分，制备的纳米纤维直径将会增大。收集距离的选取与纺丝速度具有密切关系，电动机转速影响了射流速度，进而纤维的收集距离应该得到相应的调整。同时喷头到收集器的距离还取决于溶剂挥发速率。收集距离的增大，射流纤维中的溶剂具有较长的时间蒸发，如果溶剂的蒸发速率太低，则随着拉伸好的纤维在收集器上积聚，湿润的纤维可能黏结在一起，纤维的直径反而会增大甚至形成纤维膜。如果蒸发速率相对较高，溶剂蒸发的速率过大，干燥射流纤维继续拉伸容易形成断裂的纤维。在选择收集距离时，需要综合考虑溶液性质、纺丝速度以及外界干扰因素。收集距离过大，射流纤维变得更加扭曲和易于折断，同时射流的轨迹会扩大，甚至有的纺丝纤维到达不了收集装置。从喷嘴到收集装置间的距离是纺丝射流在高速离心力的牵伸下形成纳米纤维的主要阶段，因此确定收集距离对纳米纤维质量间的影响有助于纳米纤维的优质生产。(www.xing528.com)

Lu等人还对喷嘴到收集装置间的收集距离对聚丙烯腈PAN纳米纤维形态的影响进行了初步探究，通过改变喷嘴到收集装置之间的距离，分别采用不同收集距离进行实验，研究收集距离对纤维形态的影响。当转速为4000 r/min，喷嘴直径为0.4 mm时，使用14%聚丙烯腈纺丝溶液进行高速离心纺丝，不同收集距离制备的聚丙烯腈纳米纤维的直径分布如图2-22所示。当收集距离为10 cm、20 cm和30 cm时，制备的聚丙烯腈纤维平均直径分别为665 nm、658 nm和647 nm。结果表明，当收集距离增大时，平均纤维直径变化不大。这说明10 cm收集距离已经可以满足聚丙烯腈纤维的拉伸细化，在收集距离足够时，进一步增加收集距离纤维直径变化不明显。