Language
Country/Area
No result found
Почему электропрядение расплава может создавать новые материалы в нетоксичной среде? Какая наука стоит за этим?
С ростом осведомленности о защите окружающей среды многие производственные отрасли стремятся найти нетоксичные процессы переработки материалов. Технология электропрядения расплава является одной из лучших. Эта технология позволяет не только эффективно производить волокнистые структуры, но и может быть завершена без использования летучих растворителей, что открывает новые возможности для отрасли.
Историческая справка о технологии электропрядения из расплава
Электропрядение из расплава было впервые запатентовано Чарльзом Нортоном в 1936 году, однако только в 1981 году Ларондо и Мэнли подробно описали эту технологию в трех научных работах. С углублением научных исследований эта технология вновь привлекла внимание в 2001 году, и был проведен ряд прикладных исследований. В 2011 году технология электропрядения из расплава в сочетании с мобильным коллектором была официально предложена в качестве нового типа метода 3D-печати.
Основные принципы технологии электропрядения из расплава
Основные физические принципы электропрядения из расплава такие же, как и принципы электропрядения волокон, но вместо раствора используется расплав полимера. Расплавы полимеров обычно более вязкие, чем растворы, что позволяет электрически поляризованной струе следовать по предсказуемой траектории. Для затвердевания струи расплава требуется охлаждение, что также резко контрастирует с электропрядением раствора, которое основано на испарении.
Основные параметры электропрядения расплава
Температура
Для обеспечения полного расплавления полимера необходимо поддерживать подходящую минимальную температуру. Меньшая длина ротора по сравнению с электропрядением в растворе также является фактором, который нельзя игнорировать.
Поток
Важнейшим параметром, контролирующим диаметр волокна, является скорость потока полимера через прядильный механизм. В общем случае, чем больше скорость потока, тем больше будет диаметр волокна.
Молекулярный вес
Молекулярная масса полимера также определяет, можно ли его подвергать электропрядению из расплава. Линейные гомогенные полимеры с молекулярной массой ниже 30 000 г/моль приведут к плохому качеству волокна, в то время как полимеры с высокой молекулярной массой выше 100 000 г/моль будут испытывать трудности при прохождении через ротор. Напряжение
Регулировка напряжения мало влияет на диаметр волокна, но важно убедиться, что напряжение оптимизировано для производства высококачественных волокон.
Оборудование для электропрядения расплава
Существует множество конструкций для производства машин для электропрядения из расплава, включая вертикально или горизонтально монтируемые устройства, а также различные варианты источников тепла, включая электронагреватели, нагреватели горячего воздуха и циркуляционные нагреватели.
Используемые полимерные материалы
Технология электропрядения из расплава в основном применяется для полимеров с точками плавления или температурами стеклования. К распространенным полимерам, способным к электропрядению в расплаве, относятся:
Поликапролактон, полимолочная кислота, поли(молочная кислота-гликолевая кислота), полиметакрилат, полиэтилен, полипропилен и т. д.
Применение электропрядения из расплава
Тканевая инженерия
В производстве биомедицинских материалов электропрядение из расплава широко применяется в исследованиях тканевой инженерии, поскольку не требует использования растворителей. Волокна, полученные методом электропрядения из расплава, могут образовывать хорошую основу для клеток, способствуя тем самым росту клеток и формированию внешнего матрикса.
Доставка лекарств
Технология электропрядения из расплава также может использоваться для получения волокон, содержащих лекарственные вещества. Эта новая технология рецептур может играть важную роль в контроле растворимости лекарственных средств и сочетает в себе преимущества экструзии растворителя и электропрядения.
Расплавленное электропрядение (MEW)
Электропрядение из расплава — это метод 3D-печати, позволяющий осуществлять точное осаждение волокон для создания сложных структур путем управления скоростью движения коллектора.
Перспективы на будущее
Непрерывное развитие технологии электропрядения из расплава открывает безграничные возможности для создания новых материалов, которые могут не только изменить облик материаловедения, но и оказать глубокое влияние на оптимизацию окружающей среды. Однако, продвигая новые технологии, мы также должны задуматься: смогут ли будущие технологии материалов по-настоящему интегрироваться в устойчивое развитие и принести пользу человечеству?
