纳米纤维包芯纱成纱机理与实验.pdf

授予单位代码学号或申请号密级中原工学院硕士学位论文论文题目:纳米纤维包芯纱的成纱机理与实验研究生姓名:周玉嫚研究方向:纺织材料结构与性能指导教师:何建新指导教师单位:中原工学院学科专业名称:纺织材料与纺织品设计申请学位级别:硕士论文提交日期:2014年4月论文答辩日期:2014年5月培养单位:中原工学院学位授予单位:中原工学院答辩委员会主席:万方数据中原工学院学位论文原创性声明本人郑重声明:所呈交的学位论文,是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。论文中除了特别加以标注和致谢的地方外,不包含任何其他个人或集体已经公开发表或撰写过的研究成果。其他同志对本研究的启发和所做的贡献均已在论文中作了明确的声明并表示了谢意。本人学位论文与资料若有不实,愿意承担一切相关的法律责任。学位论文作者签名: 年月日中原工学院学位论文知识产权声明本人完全了解中原工学院有关保护知识产权的规定,即:研究生在校攻读学位期间论文工作的知识产权单位属于中原工学院。学校有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版。本人允许论文被查阅和借阅。学校可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索,可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。保密论文待解密后适用本声明。学位论文作者签名:指导教师签名:年月日年月日万方数据感谢国家自然科学基金-青年科学基金项目(51203196)和国家自然科学基金委员会-河南省人民政府人才培养联合基金资助项目(U1204510)对本论文的资助万方数据中原工学院硕士学位论文摘要I纳米纤维包芯纱的成纱机理与实验专业:纺织材料与纺织品设计姓名:周玉嫚指导老师:何建新副教授中文摘要本文基于气泡破裂形成多射流的原理,自行设计一种喷气静电纺丝单元制备纳米纤维,显著改善纳米纤维的产量, g/h。通过多个这种纺丝单元组装排列,设计多喷头喷气静电纺丝装置,可连续制备纳米纤维束,。研究了电压、通气速度和溶液流量对纳米纤维束中纤维直径和产量的影响。在此基础上,提出了两种方案制备连续有捻的纳米纤维包芯纱。方案一,通过双重共轭静电纺的原理集聚纳米纤维,利用金属喇叭的旋转将纳米纤维加捻并包缠在芯纱表面,得到连续有捻的纳米纤维包芯纱。分析了以黏胶束为芯纱外包FVDF纳米纤维的纳米纤维包芯纱的形貌、力学性能和疏水性能。结果显示,PVDF纳米纤维在芯纱表面包覆比较均匀,且包覆在芯纱表面的纤维有较好的取向和均匀的捻回分布。PVDF纳米纤维包芯纱的力学性能较之芯纱显著提高,且具有良好的疏水性,表面接触角达到150°。方案二,基于共轭静电纺的原理制备连续的纳米纤维束。然后,通过三维高速旋转气流的加捻,得到连续有捻的纳米纤维包芯纱。利用流场模拟软件对喷嘴加捻器内的气流场进行数值模拟,分析了气流压力对纳米纤维包芯纱的成纱结构和力学性能的影响。气流从喷射孔切向射入纱道后,在纱道内形成三维高速旋转气流,气流呈现漩涡气流的特征。气流速度在纱道外侧极大,而在芯纱处较小,并且气压在芯纱处呈现负压。在这种涡旋气流的作用下,纳米纤维围绕芯纱均匀地加捻并包覆在其表面,纤维沿着捻回方向有一致的取向。气流纺制备纳米纤维较多喷头喷气静电纺制备纳米纤维包芯纱,气流加捻使纳米纤维包芯纱的结构更加密实,且具有更高的纺纱速度。关键词:纳米纤维包芯纱;多喷头喷气静电纺;气流场加捻;数值模拟万方数据中原工学院硕士学位论文摘要IISpinning Mechanismand Experimentof Nanofiber Core-spun YarnMajor: Textile Material and Textiles DesignName: Zhou YumanSupervisor: Associate professor, He JianxinAbstractA jet electrospinning unit designed by ourselves was used to fabricate nanofibers based on the principle of bubble bursts forming multiple jets. The nanofiber yield could be increased significantly by this method and the yield of per electrospinning unit could be up to g/h. Nanofiber bundle could be obtained from a multi-nozzle jet electrosp