實驗名稱：靜電紡絲工藝制備PVDF

　　研究方向：近年來，靜電(dian)紡絲技術(shu)在全球材(cai)料科學與(yu)技術(shu)領(ling)域備(bei)受矚目，已(yi)成為(wei)制(zhi)(zhi)備(bei)連(lian)續(xu)納(na)米纖維的(de)(de)首選方(fang)法。聚(ju)偏氟乙(yi)烯(xi)（PVDF）作為(wei)一種白色或(huo)半(ban)(ban)透明粉(fen)狀結晶聚(ju)合物，具(ju)有氟化半(ban)(ban)結晶熱塑性特性，是膜(mo)分離(li)(li)和油水(shui)分離(li)(li)中(zhong)的(de)(de)理(li)想材(cai)料，也是一種具(ju)有良好(hao)拒水(shui)性的(de)(de)疏水(shui)材(cai)料。采用靜電(dian)紡絲技術(shu)制(zhi)(zhi)備(bei)PVDF薄膜(mo)，具(ju)有低(di)成本、操作簡便、高效率等(deng)優(you)勢，所制(zhi)(zhi)備(bei)的(de)(de)PVDF及(ji)其(qi)復合型納(na)米纖維膜(mo)在穿(chuan)戴(dai)設(she)備(bei)、傳感器、生(sheng)物醫藥、電(dian)工電(dian)氣及(ji)環保(bao)建筑等(deng)領(ling)域具(ju)有廣泛的(de)(de)應(ying)用前景。

　　當前(qian)，針(zhen)對靜電(dian)紡(fang)(fang)(fang)絲(si)法制備(bei)PVDF薄(bo)膜(mo)的(de)(de)(de)(de)(de)工藝參數研究(jiu)(jiu)相對較少。因此，本研究(jiu)(jiu)通過(guo)(guo)調(diao)控紡(fang)(fang)(fang)絲(si)電(dian)壓(ya)和紡(fang)(fang)(fang)絲(si)速(su)度，研究(jiu)(jiu)兩種(zhong)關鍵參數對PVDF薄(bo)膜(mo)的(de)(de)(de)(de)(de)影響(xiang)(xiang)。采用掃描(miao)電(dian)鏡(jing)與水接觸角(jiao)測(ce)試儀對不同參數下制備(bei)的(de)(de)(de)(de)(de)PVDF薄(bo)膜(mo)進行分析，探究(jiu)(jiu)通過(guo)(guo)調(diao)整紡(fang)(fang)(fang)絲(si)過(guo)(guo)程(cheng)中的(de)(de)(de)(de)(de)電(dian)壓(ya)和速(su)度參數對PVDF纖維膜(mo)的(de)(de)(de)(de)(de)微觀(guan)形(xing)貌和疏水性的(de)(de)(de)(de)(de)影響(xiang)(xiang)。通過(guo)(guo)對比實驗(yan)數據(ju)，確定靜電(dian)紡(fang)(fang)(fang)絲(si)法制備(bei)PVDF薄(bo)膜(mo)時(shi)紡(fang)(fang)(fang)絲(si)電(dian)壓(ya)和紡(fang)(fang)(fang)絲(si)速(su)度的(de)(de)(de)(de)(de)最(zui)佳組(zu)合(he)參數，為(wei)后續PVDF復(fu)合(he)膜(mo)的(de)(de)(de)(de)(de)制備(bei)提供(gong)理(li)論參考(kao)。

　　實驗目的：靜電紡(fang)絲法制備(bei)PVDF薄膜(mo)，調控紡(fang)絲電壓和紡(fang)絲速(su)度，研究兩(liang)種(zhong)關鍵參數對PVDF薄膜(mo)的影響(xiang)

　　測試設備：高壓放大(da)器、信號(hao)發生器、示(shi)波器、冷(leng)場(chang)發射(she)(she)掃描電(dian)子顯微鏡、電(dian)熱鼓(gu)風干燥箱、注射(she)(she)泵、注射(she)(she)器等。

　　實驗過程：信(xin)號發(fa)生(sheng)器(qi)產生(sheng)激(ji)勵信(xin)號輸入(ru)到(dao)高(gao)壓(ya)(ya)放(fang)大器(qi)，高(gao)壓(ya)(ya)放(fang)大器(qi)對輸入(ru)信(xin)號進行放(fang)大，放(fang)大后的(de)(de)(de)電(dian)壓(ya)(ya)分別輸出(chu)(chu)到(dao)注射(she)(she)器(qi)和導電(dian)基板(ban)上，注射(she)(she)器(qi)和導電(dian)基板(ban)之間由于高(gao)壓(ya)(ya)產生(sheng)電(dian)場(chang)(chang)。在電(dian)紡絲過(guo)程(cheng)中，噴(pen)射(she)(she)裝置(zhi)中裝滿了充電(dian)的(de)(de)(de)聚(ju)合物溶(rong)液(ye)或(huo)熔融液(ye)。在外(wai)加電(dian)場(chang)(chang)作(zuo)用下，受(shou)表(biao)面(mian)(mian)張(zhang)力(li)(li)(li)作(zuo)用而保持在噴(pen)嘴(zui)處的(de)(de)(de)高(gao)分子液(ye)滴，在電(dian)場(chang)(chang)誘導下表(biao)面(mian)(mian)聚(ju)集(ji)電(dian)荷，受(shou)到(dao)一(yi)個與表(biao)面(mian)(mian)張(zhang)力(li)(li)(li)方(fang)向(xiang)相反的(de)(de)(de)電(dian)場(chang)(chang)力(li)(li)(li)。當電(dian)場(chang)(chang)逐漸增強時，噴(pen)嘴(zui)處的(de)(de)(de)液(ye)滴由球狀被拉長為錐(zhui)狀，形(xing)成(cheng)所謂的(de)(de)(de)泰勒(le)(le)錐(zhui)(Taylorcone)。而當電(dian)場(chang)(chang)強度增加至一(yi)個臨(lin)界值時，電(dian)場(chang)(chang)力(li)(li)(li)就會克服(fu)液(ye)體的(de)(de)(de)表(biao)面(mian)(mian)張(zhang)力(li)(li)(li)，從(cong)泰勒(le)(le)錐(zhui)中噴(pen)出(chu)(chu)。噴(pen)射(she)(she)流(liu)在高(gao)電(dian)場(chang)(chang)的(de)(de)(de)作(zuo)用下發(fa)生(sheng)震蕩而不穩，產生(sheng)頻率(lv)極高(gao)的(de)(de)(de)不規則性螺旋(xuan)運(yun)動。在高(gao)速(su)震蕩中，噴(pen)射(she)(she)流(liu)被迅(xun)速(su)拉細(xi)，溶(rong)劑(ji)也迅(xun)速(su)揮發(fa)，最終形(xing)成(cheng)直(zhi)徑在納米級的(de)(de)(de)纖維，并以隨機的(de)(de)(de)方(fang)式散落在收集(ji)裝置(zhi)上，形(xing)成(cheng)無紡布。實驗框(kuang)圖如圖1-1。

　　圖1-1電(dian)紡絲工藝制備PVDF實驗框圖

　　實驗結果：

　　圖2-1不同紡絲電壓(ya)下(xia)PVDF纖維(wei)膜的SEM圖[(a)10kV；(b)12kV；（c）15kV；(d)18kV；(e)20kV]

　　由圖2-1可(ke)見，紡(fang)絲(si)(si)(si)(si)液在(zai)不(bu)同(tong)電(dian)壓下(xia)均能有效拉伸(shen)(shen)(shen)形成纖(xian)(xian)(xian)維(wei)，但(dan)(dan)各纖(xian)(xian)(xian)維(wei)膜的(de)微觀形貌和(he)纖(xian)(xian)(xian)維(wei)直(zhi)(zhi)徑(jing)均勻性存在(zai)差異。特別是在(zai)10kV電(dian)壓下(xia)，纖(xian)(xian)(xian)維(wei)出(chu)現(xian)(xian)斷裂(lie)，且直(zhi)(zhi)徑(jing)相(xiang)對較大。這是由于(yu)在(zai)低電(dian)場(chang)強(qiang)度(du)(du)下(xia)，紡(fang)絲(si)(si)(si)(si)液的(de)表面張力占主導地位，電(dian)場(chang)強(qiang)度(du)(du)不(bu)足以克(ke)服紡(fang)絲(si)(si)(si)(si)液的(de)表面張力，導致(zhi)形成的(de)纖(xian)(xian)(xian)維(wei)不(bu)易被拉伸(shen)(shen)(shen)和(he)分(fen)(fen)裂(lie)，分(fen)(fen)子鏈也易于(yu)斷裂(lie)，因此納米(mi)纖(xian)(xian)(xian)維(wei)直(zhi)(zhi)徑(jing)較粗。但(dan)(dan)當紡(fang)絲(si)(si)(si)(si)電(dian)壓逐(zhu)(zhu)步增(zeng)(zeng)至12k～15kV時(shi)，電(dian)場(chang)強(qiang)度(du)(du)逐(zhu)(zhu)漸增(zeng)(zeng)強(qiang)，紡(fang)絲(si)(si)(si)(si)液射流更容易被拉伸(shen)(shen)(shen)和(he)分(fen)(fen)裂(lie)，從而生成直(zhi)(zhi)徑(jing)更細、連續且表面光滑的(de)納米(mi)纖(xian)(xian)(xian)維(wei)。隨著紡(fang)絲(si)(si)(si)(si)電(dian)壓進(jin)一步升高至18kV甚至20kV，電(dian)場(chang)強(qiang)度(du)(du)過(guo)大會使紡(fang)絲(si)(si)(si)(si)液射流量增(zeng)(zeng)加、速度(du)(du)加快。這導致(zhi)纖(xian)(xian)(xian)維(wei)在(zai)射流分(fen)(fen)裂(lie)過(guo)程中不(bu)充(chong)分(fen)(fen)，出(chu)現(xian)(xian)串珠狀納米(mi)纖(xian)(xian)(xian)維(wei)，且纖(xian)(xian)(xian)維(wei)直(zhi)(zhi)徑(jing)差異性增(zeng)(zeng)大，甚至產生直(zhi)(zhi)徑(jing)達到1000nm的(de)粗纖(xian)(xian)(xian)維(wei)。

　　?高壓放大器推薦(jian)：ATA-67100

　　圖：ATA-67100高壓放大器指標參數(shu)

　　本(ben)資料(liao)由Aigtek安(an)(an)(an)泰(tai)(tai)電子(zi)整理發布(bu)，更(geng)多案(an)例(li)及產(chan)品詳情請(qing)持續關(guan)注我們。西安(an)(an)(an)安(an)(an)(an)泰(tai)(tai)電子(zi)Aigtek已(yi)經成為在業界擁(yong)有廣泛產(chan)品線，且(qie)具有相當規模的(de)儀器設備供應商(shang)，樣機都支持免費試(shi)用。如想了解更(geng)多功率放大器等產(chan)品，請(qing)持續關(guan)注安(an)(an)(an)泰(tai)(tai)電子(zi)官網(wang)hkdyw.cn或撥打029-88865020。