纳米纤维制备技术(纳米纤维主要的制备方法有哪些)

由于大多数聚合物的熔点高、分子结构特殊、熔体黏度大、高耐溶剂性，以及分子链中一般含有N，O和S等杂元素的芳环，因此其加工过程中普遍存在加工温度高、能耗大、强极性溶剂有毒等问题，很大程度上制约着聚合物纳米纤维的研发进程。近年来纳米纤维主要的制备方法，包括熔喷法、静电纺丝法和共混海岛法。

熔喷法

熔喷法是制备聚合物纳米纤维的常用方法，其主要原理为聚合物熔体在喷丝头的细孔中被高压热气流拉伸，从而以高速率形成短纤维。熔喷法的优点是可扩展到工业生产和低成本，但想要更进一步细化，关键在于喷丝孔的细化，这就在增加制造成本的同时，还存在喷丝孔易堵塞等问题。特别是对于耐高温纳米纤维，由于其高聚物高熔点，高黏度，高黏温性等特性，导致其流变行为极其复杂，这也进一步限制了熔喷耐高温纳米纤维的发展

静电纺丝法

静电纺丝法主要分为溶液电纺和熔体电纺，其基本原理是在高压静电场力的牵引下，聚合物溶液或熔体克服表面张力形成射流，并在喷射过程中固化形成纤维，是一种简单有效的可连续制备纳米纤维的技术。对于熔体静电纺丝，其核心要求是纺丝原料具有优良的流动性。静电纺丝法装置简单，但生产效率和稳定化生产是面向产业化的重要挑战。其中溶液静电纺丝法需要特定的溶剂去溶解聚合物，存在溶质转化率低、溶剂有毒等不可避免的问题，特别是对于耐高温聚合物来说，找到合适的溶剂非常困难。

共混海岛法

共混海岛法制备纳米纤维的基本原理是，先利用传统方法制备共混材料的共混纤维，然后利用材料之间表面能和黏度的差异，利用特定的溶剂将共混纤维中的“海相”部分溶解，从而来获得“岛相”的纳米纤维，其流程如图 1−3 所示。尽管使用这种方法可以制备纳米级纤维，但这种方法存在明显的缺点。需要用溶剂去溶解“海相”组分，并且工艺流程长，制备成本高，同时大量有毒溶剂的使用对环境造成的危害极大，这些因数限制了其在工业化的生产，也制约了其制备的纳米纤维在除尘等领域的应用。