喷嘴长度与直径对喷雾效果的影响

2023-06-23 理论教育版权反馈

【摘要】：喷嘴作为高速离心纺丝装置中的重要部件，其内部结构、直径和出口方向会影响射流的初始形状和纤维的运动轨迹，目前对于喷嘴结构的研究主要集中于喷嘴长度以及喷嘴直径对纳米纤维形态的影响。为探究喷嘴长度与喷嘴直径对PEO纳米纤维形态结构的影响，本实验以浓度为6%的纺丝溶液在4000 r/min转速下使用不同参数的喷嘴进行PEO纳米纤维的制备，进而观察纤维的直径分布。

喷嘴作为高速离心纺丝装置中的重要部件，其内部结构、直径和出口方向会影响射流的初始形状和纤维的运动轨迹，目前对于喷嘴结构的研究主要集中于喷嘴长度以及喷嘴直径对纳米纤维形态的影响。在高速离心纺丝过程中，纺丝溶液在高速离心场作用下由纺丝容器流入喷嘴内时由于喷嘴内径远小于容器内径，纺丝溶液的流动状态将变得杂乱无章，较长的喷嘴有助于稳定纺丝溶液的流动状态从而提高纺丝射流的稳定性。利用不同长度喷嘴制备出的PEO纳米纤维形态如图7-8所示，实验结果表明：当喷嘴长度为3 cm时所制备出的纳米纤维直径以及纤维表面匀整程度优于喷道长度为1 cm时所制备出的纳米纤维。

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图7-8　喷嘴长度对PEO纳米纤维形态的影响

喷嘴的孔径主要用于限制喷嘴内纺丝溶液的流量与纺丝射流的初始直径，喷嘴直径越小纺丝射流的初始直径也越小，此时越容易制备纳米级纤维。为探究喷嘴长度与喷嘴直径对PEO纳米纤维形态结构的影响，本实验以浓度为6%的纺丝溶液在4000 r/min转速下使用不同参数的喷嘴进行PEO纳米纤维的制备，进而观察纤维的直径分布。实验结果表明：当喷嘴直径分别为0.64 mm、0.52 mm、0.4 mm、0.32 mm和0.16 mm时，PEO纳米纤维的平均直径分别为946 nm、876 nm、594 nm、480 nm和463 nm。由此可得喷嘴直径是决定纳米纤维平均直径的重要参数，选择小孔径的喷嘴有助于制备直径更小的纳米纤维。但是喷嘴直径越小，形成纺丝射流所需的临界转速越大，此时若选用低浓度纺丝溶液进行高速离心纺丝则纺丝射流将容易断裂，若选用高浓度纺丝溶液则容易造成喷嘴堵塞从而导致纺丝失败。因此喷嘴的孔径应与电动机转速、纺丝溶液浓度等工艺参数相配合，在保证纺丝成功率的基础上尽可能减小喷嘴直径。

喷嘴长度与直径对喷雾效果的影响

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