静电纺丝中,环境湿度是一个关键参数,影响溶剂的蒸发速率,进而影响纤维的直径和形貌等。比如,纺丝溶液与周围水蒸气之间的相互作用直接导致了环境湿度对纤维串珠、表面微孔等纤维形貌的影响,对三维蓬松纳米纤维结构形成也具有决定性影响。
另外,若纺丝空间内湿度不稳定,会造成实验在冬夏极端条件下难以重现。因此,控制湿度对提高实验高重现性至关重要。

设备需要具备除湿功能,常见的除湿方式有吸附、加热、压缩机除湿。而压缩机除湿被公认为较为有效和稳定的除湿方案。

2、若设备本身没有除湿功能,还可选择外置的除湿系统。永康乐业的外置环境控制系统,除可高效除湿外,还全面整合除湿、除尘、尾气吸附、控温四大核心功能,满足更多纺丝环境需求。

1、调控纤维直径

当聚合物为疏水聚合物时,增加湿度,射流中溶剂挥发被抑制,射流能够保持带电的流体状态,被电场力持续拉伸,导致纤维直径减小。若持续增加湿度,射流由于拉伸而直径减小,其表面积增加,单位电荷密度减少,设射流轴向的不稳定性增加,从而获得珠粒结构。

若聚合物为亲水性材料,增加湿度,聚合物会吸收水蒸气,射流拉伸不充分,导致直径会增大。当溶剂为高挥发性溶剂时,还会出现多孔结构。
2、制备多孔结构纳米纤维

湿度对纤维多孔结构具有决定性的影响。随着湿度的改变,溶剂的挥发的速度受到影响。研究结果表明,湿度增加,孔的数量增多、孔的分布变宽。因此,可以通过调控湿度,制备多孔结构纳米纤维。
3、制备微球-纤维互穿结构纳米纤维

在高湿条件下,静电纺PVDF制备微球-纤维互穿结构的纳米纤维膜材料。这种结构的形成可以解释为溶剂的低挥发性和高表面张力与高表面张力的结合。在高湿条件下,相分离迅速发生,有利于微球-纤维互穿粗糙结构的形成。
4、 制备3D蓬松结构纳米纤维

研究表明,PVDF静电纺丝在DMF在非常高的湿度(RH≥90%)也可以产生类似棉花的3D结构。因为湿度一方面对蒸发速率起着重要作用,另一方面对沉积纤维携带的电荷量也起着重要作用。事实上,RH的增加可以使聚电解质的带电基团保持离解形式,从而有利于形成类似棉花的结构所必需的纤维-纤维排斥。然而,在较高的相对湿度下,蒸发速率较差,导致纤维呈珠状。
永康乐业设备有三款配置除湿功能的机型,分别是ET-2535M、ET-2535AC、ET-2535DE,如何实现湿度控制的?
ET-2535M
过程观察与控制

ET-2535M静电纺丝机箱体自带除湿功能,除湿机位于设备顶部,可除湿至30%。
ET-2535AC
控制环境,重现性强

ET-2535AC静电纺丝机自带高效除湿功能,配置进口压缩机,风量达到2m3/min每分钟,可高效除湿至30%,实现湿度的精准控制。
ET-2535DE
无水、无氧、无尘、无菌

ET-2535DE是一款手套箱型静电纺丝机,具有除水除氧功能,在湿度控制中,可使水含量达到1ppm,满足能源材料对水/氧气敏感材料的纺丝需求。
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