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静电纺定向排列微/纳米纤维束的湿热牵伸

高分子材料科学与工程 2011年第12期27卷 94-97页

作者：刘呈坤孙润军陈美玉张昭环西安工程大学纺织与材料学院陕西西安710048 西安交通大学材料科学与工程学院陕西西安710049

静电纺射流在溶液浓度相对较大的情况下鞭动不稳定性较小,而且会以电势梯度最大方向为轴发生高速旋转,基于该基本原理,借助于常规平面铝板作为接收装置,获得了高度定向排列的微/纳米纤维集合体。为了将该定向排列微/纳米纤维束作为原丝... 详细信息

静电纺射流在溶液浓度相对较大的情况下鞭动不稳定性较小,而且会以电势梯度最大方向为轴发生高速旋转,基于该基本原理,借助于常规平面铝板作为接收装置,获得了高度定向排列的微/纳米纤维集合体。为了将该定向排列微/纳米纤维束作为原丝通过预氧化和炭化处理制备微/纳米炭纤维,研究了湿热牵伸处理对定向排列微/纳米纤维结晶度和力学性能的影响。结果表明,平面铝板作为接收装置获得的定向排列微/纳米纤维束的结晶度和强度均较低,仅分别为22.66%和(0.58±0.014)cN/dtex,而经过4倍湿热牵伸,纤维束的结晶度和强度分别达到45.90%和(3.02±0.014)cN/dtex,性能得到了显著提高。

关键词：静电纺丝聚丙烯腈定向纤维湿热牵伸结晶度力学性能

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电纺定向聚氧化乙烯纳米纤维(英文)

传感技术学报 2006年第5A期19卷 1803-1806页

作者：吴德志孙道恒厦门大学机电工程系福建厦门31005

采用一种新颖的纺丝工艺制备定向聚氧化乙烯纳米纤维．该工艺就是将两个平行的接地金属导体置于收集板的两侧，电镜图实验结果表明采用该一步法可以制得200-490nm左右的PEO定向纳米纤维，而且随着电极之间距离的增大．存拉伸的充分性和... 详细信息

采用一种新颖的纺丝工艺制备定向聚氧化乙烯纳米纤维．该工艺就是将两个平行的接地金属导体置于收集板的两侧，电镜图实验结果表明采用该一步法可以制得200-490nm左右的PEO定向纳米纤维，而且随着电极之间距离的增大．存拉伸的充分性和电场的共同作用下．纳米纤维先减小后增大．实验还证实定向纤维是电场而非结构作用的结果．

关键词：电纺丝定向纤维聚氧化乙烯

纤维定向增强UHMWPE水润滑轴承复合材料的摩擦学性能研究

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纤维定向增强UHMWPE水润滑轴承复合材料的摩擦学性能研究

作者：何阳武汉理工大学

学位级别：硕士

随着船舶工业的绿色化进程加速,水润滑轴承的使用愈加广泛。然而现今使用的水润滑轴承在低速重载的条件下容易发生严重的摩擦磨损。为提高水润滑轴承的使用寿命和可靠性,研究性能更优异的水润滑轴承材料势在必行。超高分子量聚乙烯(Ultr... 详细信息

随着船舶工业的绿色化进程加速,水润滑轴承的使用愈加广泛。然而现今使用的水润滑轴承在低速重载的条件下容易发生严重的摩擦磨损。为提高水润滑轴承的使用寿命和可靠性,研究性能更优异的水润滑轴承材料势在必行。超高分子量聚乙烯(Ultra-high molecular weight polyethylene,UHMWPE)在水润滑轴承领域具有巨大的发展潜力,同时通过纤维改性的方法可以达到提高UHMWPE摩擦学性能的目的。考虑到纤维的各向异性,使用纤维定向增强UHMWPE或可以进一步改善复合材料的摩擦学性能,因此纤维定向增强UHMWPE水润滑轴承复合材料亟待研究。本文旨在探究纤维方向、纤维密度以及纤维不同特性对UHMWPE基定向纤维水润滑轴承复合材料的摩擦学性能的影响及其机理。本文通过特制模具和热压工艺实现了纤维定向增强UHMWPE复合材料的制备,利用聚酯纤维(Polyester Fiber,PETF)以不同方向定向布置的方式制备了不同纤维方向的定向纤维复合材料,通过力学试验和摩擦学试验的方法,研究了水润滑条件下纤维方向对复合材料摩擦学性能的影响。结果表明,纤维沿轴向定向增强UHMWPE的力学性能性能和摩擦学性能均大幅优于随机取向纤维复合材料和纯UHMWPE。通过改变PETF的密度,制备了一系列具有不同密度的纤维定向增强UHMWPE复合材料,并进行了力学试验和摩擦学试验。结果表明,纤维的密度越大,复合材料的力学性能越好,但存在明显的边缘效应。在较大载荷条件下,纤维密度过大会导致其摩擦磨损性能降低。对于PETF沿轴向定向增强UHMWPE复合材料而言,试验工况下最佳的纤维密度在1.1wt%至2.2wt%之间。通过对比剑麻纤维(Sisal fiber,SF)、碳纤维(Carbon fiber,CF)和PETF制备而成的定向纤维复合材料的力学性能和摩擦学性能,讨论了纤维的不同特性对定向纤维复合材料性能的影响。结果表明:用于定向纤维复合材料的纤维力学性能的提高会增加定向纤维支撑的稳定性,从而改善复合材料的摩擦磨损性能;纤维耐磨性越差定向纤维复合材料越容易磨损;纤维的浸润性会改变定向纤维复合材料的浸润性,对于水润滑轴承而言,纤维的亲水性有利于改善润滑条件。

关键词：水润滑轴承摩擦学性能定向纤维 UHMWPE 复合材料

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定向电纺纳米纤维的制备

定向电纺纳米纤维的制备

壳聚糖/聚乙烯醇共混超细纤维静电纺丝法的制备及研究

2007年全国高分子学术论文报告会

作者：杨冬芝张剑峰张静聂俊北京化工大学材料科学与工程学院化工资源有效利用国家重点实验室北京化工大学材料科学与工程学院化工资源有效利用国家重点实验室北京化工大学材料科学与工程学院化工资源有效利用国家重点实验室北京化工大学材料科学与工程学院化工资源有效利用国家重点实验室

＜正＞电纺丝取向后,纤维或其制品在某一方向的性能将会得到明显改善,本研究在接收装置上方设置一附加的电场或磁场,使纤维在较长距离范围内具有取向的效果。在考察在纤维定

关键词：电纺丝定向纤维

来源： cnki会议评论

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壳聚糖/聚乙烯醇共混超细纤维静电纺丝法的制备及研究

作者：甄洪鹏北京化工大学

学位级别：硕士

静电纺丝是一种利用聚合物溶液或熔体在强电场作用下形成连续纤维的加工技术，是制备亚微米级至纳米级超细纤维的重要方法。电纺超细纤维膜具有纤维直径小、比表面积大和孔隙率高等优点，在组织工程支架、传感器件、功能纳米管、控制释... 详细信息

静电纺丝是一种利用聚合物溶液或熔体在强电场作用下形成连续纤维的加工技术，是制备亚微米级至纳米级超细纤维的重要方法。电纺超细纤维膜具有纤维直径小、比表面积大和孔隙率高等优点，在组织工程支架、传感器件、功能纳米管、控制释放体系、伤口敷料等方面有着潜在的应用前景。本文以浓醋酸水溶液为溶剂，由壳聚糖(CS)／聚乙烯醇(PVA)共混溶液制备了电纺纤维膜并对其性能进行研究。 (1)采用扫描电镜(SEM)观察电纺纤维的微观形貌，系统分析溶液参数(溶液粘度、电导率、pH值及CS／PVA质量比)和过程参数(喷丝口内径、电压、接收距离)对电纺纤维形貌的影响。此外，为减少CS／PVA纤维膜的溶胀变形，在上述体系中加入可光交联的单体二缩三乙二醇双甲基丙烯酸酯(TEGDMA)、引发剂2-羟基-2-甲基-1苯基丙酮(1173)，对电纺纤维进行紫外光交联，并测试了共混纤维膜的耐水性能。 (2)研究了以电纺丝得到的CS／PVA纤维膜作为有机基质模板，在超饱和CaCO培养液中的生物矿化的过程，研究了影响CaCO晶体生长的各项因素(纤维膜交联与否、纤维膜叶CS／PVA比例、不同饱和碳酸钙溶液环境以及时间)对晶体的影响。 (3)药物释放的研究：本文以小分子药物氧氟沙星(Ofloxacin，OFX)为药物模型，考察CS／PVA纤维膜的药物释放性能，测定了共混无纺布的力学性能，通过红外光谱(FTIR)，SEM对其结构性能进行了表征;用X射线衍射(XRD)对纤维的结晶性能进行研究。在不同PH值的缓冲溶液中对其进行了体外药物释放实验。 (4)通过在接收装置上设计电场，对电场作用下的定向纺丝进行了研究。结果表明： (1) PVA可以明显提高CS／PVA的纳米纤维膜的力学性能。溶液的粘度和CS／PVA质量比直接影响溶液的可纺性，电导率、pH值对溶液的可纺性的影响不明显。膜光交联处理后其耐水性能得到提高。 (2) CS／PVA纤维膜在超饱和CaCO培养液中可以诱导CaCO晶体生长使其矿化。放置46天后，得到了长有主要为方解石型碳酸钙晶体的纤维膜。 (3) OFX在CS／PVA共混膜中有良好的相容性;通过FTIR、XRD证明了壳聚糖和PVA分子间可形成较强的氢键作用，OFX在pH7.40的缓冲溶液中达到释放平衡时需要6h。 (4)在常规的电纺丝条件下，得到的纳米纤维无序排列，在接收装置上设计外加电场，可以使纤维较好的定向排列。

关键词：静电纺丝壳聚糖聚乙烯醇光交联生物矿化定向纤维

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基于感应电极法的纳米纤维静电纺丝工艺研究

基于感应电极法的纳米纤维静电纺丝工艺研究

作者：徐双超大连理工大学

学位级别：硕士

静电纺丝技术因其能方便制备高比表面积纳米纤维而获得广泛应用。经过近十多年的快速发展,静电纺丝技术日渐成熟和完善。但是,当前电纺技术仍然难以制备出三维、大面积定向分布的纳米纤维,且对电纺纤维的直径的精细地控制仍面临技术挑... 详细信息

静电纺丝技术因其能方便制备高比表面积纳米纤维而获得广泛应用。经过近十多年的快速发展,静电纺丝技术日渐成熟和完善。但是,当前电纺技术仍然难以制备出三维、大面积定向分布的纳米纤维,且对电纺纤维的直径的精细地控制仍面临技术挑战。为了解决上述问题,本文发明了一种新型的静电纺丝方法——感应电极法,通过在传统电纺装置上引入平行感应电极实现了对三维定向和随机分布纳米纤维的可控制备。本文首先研究了感应电极电纺装置中的电场分布形态及其对纳米纤维运动方式的影响机理。基于COMSOL软件的电场分析结果表明,纺丝电场分成两部分:一部分从喷丝针头开始指向感应极板,另一部分由针头指向固定接收极板。纺丝过程包含三种纳米纤维运动方式:向着感应极板运动、向着固定接收极板运动、向着两个极板之间的空间运动。实验结果表明,这三种运动方式可在接收极板之间形成三种对应状态的纳米纤维:感应极板表面上随机分布纤维、固定接收极板表面上随机分布纤维、两个极板之间悬置定向纤维。实验探究了悬置定向PVA纳米纤维的静电纺丝制备工艺。结果显示,悬置纳米纤维以喷丝针头为中心,在固定极板和感应极板之间排布出大面积三维对称和多层排布的定向纳米纤维阵列。对悬置纤维收集统计后发现,81%的纳米纤维定向倾斜角度≤5°,显示出良好的定向性。通过调整电纺参数,可制备出有效长度为6040mm的PVA定向纳米纤维,并可进一步编制成各种角度的纳米纤维阵列。研究了随机分布PVA纳米纤维的电纺参数和丝径分布的关系。实验结果表明,采用感应电极法稳定制备PVA纳米纤维所需电场强度为0.164KV/cm,仅为传统电纺工艺1/10。同时,感应极板的引入有效增大了电流体射流的鞭动角度,从而能够获得相较于传统电纺法直径更小、分布更均匀的PVA纳米纤维。在8cm的电纺接收距离下,感应电极法获得的电纺纤维直径及其方差仅分别为传统电纺纤维的37.2%和6.3%。此外,通过调节纤维接收距离、加载电压、溶液浓度、纺丝针头内径、溶液导电率等参数,还可以方便地控制随机分布PVA纤维的直径和形态。

关键词：静电纺丝感应电极法定向纤维随机分布纤维 PVA

静电纺丝法制备胶原/HA复合骨植入材料及其性能研究

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静电纺丝法制备胶原/HA复合骨植入材料及其性能研究

作者：张恒西安理工大学

学位级别：硕士

人骨在成分上是由纳米级别的羟基磷灰石、胶原以及其它微量元素组成,微观结构是由哈弗氏骨单元按照一定规则排列而成,其优异的生物与力学性能取决于其复合成分和精密的微观分级结构。本文通过定向静电纺丝技术和浸渍技术,制备出与人体... 详细信息

人骨在成分上是由纳米级别的羟基磷灰石、胶原以及其它微量元素组成,微观结构是由哈弗氏骨单元按照一定规则排列而成,其优异的生物与力学性能取决于其复合成分和精密的微观分级结构。本文通过定向静电纺丝技术和浸渍技术,制备出与人体哈弗氏骨单元中骨板结构、化学成分相似的胶原/轻基磷灰石（HA）复合纤维薄膜,再经过有序搭接制备出与人体骨的微观结构相近,具有组成单元尺度分级结构骨植入材料。研究了静电纺丝工艺中收集滚筒转速对复合纤维定向程度的影响,以及煆烧温度、HA颗粒含量、浸渍参数对复合薄膜微观结构的影响,并测试了骨植入材料的力学性能和生物性能。结果表明:采用大分子聚乙烯吡咯烷酮（PVP）与纳米HA颗粒质量比为1:1的纺丝液,电纺所得复合纤维直径分布均一,滚筒收集所得纤维的有序程度最高可达70%,再经过550 ℃煅烧后得到连续纤维状微观结构的HA薄膜。将HA纤维膜在浓度为4%的胶原溶液中浸渍后得到微观结构连续的胶原/HA复合薄膜,浸渍2次后HA纤维对胶原溶液吸收达到饱和,采用浓度为25%的戊二醛溶液蒸汽对胶原/HA复合纤维膜进行交联后,其水接触角最低为63。,满足骨植入材料表面亲水性要求。交联后复合HA/E3胶原薄膜的抗拉强度,随着纤维有序程度的提高而增加,最高可达1.185 Mpa。将胶原/HA复合薄膜有序组装成哈弗氏骨植入体,其孔隙率受薄膜浸渍次数的影响,浸渍次数越多,孔隙率越小。骨植入材料抗压强度随着胶原/HA薄膜中纤维有序度的提高而增加,最高度可达达4.78 Mpa。样品与SD大鼠成骨细胞共培养时,表现出较好的生物相容性。

关键词：哈弗氏骨单元定向纤维浸渍骨植入强度

HA/胶原复合多孔贯通骨植入支架材料的制备及其性能研究

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HA/胶原复合多孔贯通骨植入支架材料的制备及其性能研究

作者：陈涛西安理工大学

学位级别：硕士

创伤、炎症以及感染所引起的骨缺损在临床上非常见,骨缺损严重影响患者的日常生活。而骨植入材料可以有效达到治疗的目的。尤其骨植入材料具备克服自、异体骨的缺陷,修复大面积骨缺损,无致病性等优点。本研究基于静电纺丝及浸渍技术制... 详细信息

创伤、炎症以及感染所引起的骨缺损在临床上非常见,骨缺损严重影响患者的日常生活。而骨植入材料可以有效达到治疗的目的。尤其骨植入材料具备克服自、异体骨的缺陷,修复大面积骨缺损,无致病性等优点。本研究基于静电纺丝及浸渍技术制备模拟骨微观成分的HA/胶原复合微纳米纤维薄膜,拟设计搭建成分与结构仿生的三维多孔贯通结构骨植入支架材料。通过表面形貌表征（SEM）、物相分析（XRD）、力学性能测试、生物学性能测试（模拟矿化、降解与细胞活性（CCK-8））,依次探讨了静电纺丝工艺参数对纤维形貌的影响,收集速度对复合纤维有序度的影响,以及高温烧结、浸渍工艺对复合纤维形貌的影响,并模拟不同矿化时间的骨植入支架料料的力学性能变化,最后研究了该骨植入支架材料的生物性能。取得的主要成果如下:（1）聚乙烯吡咯烷酮（PVP）浓度为8wt%,羟基磷灰石（HA）含量为7wt%时,静电纺丝制备的HA/PVP复合微纳米纤维直径分布较为均匀,在500～600nm之间;烧结温度为550℃,保温时间为2h时,煅烧获得尺寸均匀的HA微纳米陶瓷纤维;收集转速2700r/min时,纤维有序度达到75%,定向排列效果最好。（2）浸渍胶原的最佳浓度4wt%,浸渍2次,交联剂戊二醛浓度25%时,制备的HA/胶原复合微纳米纤维连续性良好,纤维较为均匀;模拟矿化6h时,Ca/P达1.42,材料表面生成大量的HA,证明HA/胶原复合微纳米纤维具有良好的生物相容性;材料的亲水角为59.43°,材料亲水性较好,有利于细胞的黏附与生长;材料在10×PBS中降解不同时间,随着时间的增加,材料质量逐渐降低,降解6h时失重率达到16.13%,为细胞的生长提供了足够的空间;降解过程中PH值基本稳定在7.10。（3）获得的支架材料的孔隙率在79%～88%之间,满足骨植入材料对孔隙率的要求:材料模拟矿化后力学性能提升,抗压强度从4.27Mpa提升到6.54MPa,在材料植入人体的初期,具备一定的力学支撑;CCK-8分析结果支架材料对骨髓间充干细胞（MSCs）细胞无毒（毒性等级为0级）,MSCs能够良好的黏附与增殖。

关键词：仿生骨植入支架材料静电纺丝定向纤维模拟矿化与降解生物相容性