DOI: 10.1002/app.48922
制备高效率、高生产率的熔融电纺纤维仍然是一大挑战。在这项工作中，提出了一种带有线性狭缝式喷丝头（LSSP）的聚合物熔体微分静电纺丝系统。在高电场下，分布在LSSP尖端的多个射流由厚度受控的聚合物熔体膜自组织形成。研究了纺丝参数，并分析了喷丝头和集电器之间的电场。结果表明，随着聚合物熔体薄膜厚度的减小和泰勒锥的尺寸减小，射流距离明显减小。在施加电压为45 kV，收集距离为9 cm，温度为250℃，缝隙厚度为0.2 mm的条件下，获得的最小平均喷射距离为1.9 mm，偏差为0.5 mm。达到了75.6 g/h的高输出，仅通过增加缝隙宽度就可以提高输出。结果表明，所提出的技术是一种制备高效熔融电纺纤维的有前途的方法。
图1.配备线性狭缝式喷丝头的熔融静电纺丝系统示意图（未按比例绘制）（a），线性狭缝式喷丝头的局部截面图（b）和从线性狭缝式喷丝头产生的聚合物熔体喷流图片（c） 。
图2.仿真模型的示意图（未按比例绘制）。Y-Z平面垂直于缝隙宽度方向（a），而X-Y平面垂直于缝隙厚度方向（b）。
图3.在不同缝隙厚度（a）下沿缝隙的聚合物熔体分布，射流距离和平均纤维直径随缝隙厚度（b）变化，以及在不同缝隙厚度下射流距离的照片（熔体静电纺丝条件：施加电压= 45 kV，收集距离= 9 cm，温度= 250℃，螺杆转速= 0.6 rpm）。
图4. LSSP尖端附近的电分布（W = 0.2 mm）（a），以及在X = 0和Y = 0.5 mm时，YZ平面中不同缝隙厚度的电强度分布（b）（熔体静电纺丝条件：施加电压= 45 kV，收集距离= 9 cm，温度= 250℃，螺杆转速=0.6 rpm）。
图5.（a）X = 0 mm，Y = 0.5 mm和Z = 0 mm时的最大电场强度，和（b）喷射距离，以及（c）在不同施加电压下的纤维直径，以及（d）施加电压时的喷射距离变化示意图（熔体静电纺丝条件：收集距离= 9 cm，温度= 250℃，聚合物熔体流动速率= 1.26 g/min，狭缝厚度= 0.2 mm）。
图6.聚合物熔体流动速率（a），不同缝隙厚度的喷射距离（b）和在不同螺杆转速下的平均纤维直径（c）（熔体静电纺丝条件：施加电压= 45 kV，收集距离= 9 cm ，温度= 250℃，缝隙厚度= 0.2 mm）。
图7.在不同温度下的聚合物熔体粘度（参考文献20）（a），在不同纺丝温度下不同缝隙厚度的喷头间距离（b），纺丝温度对纤维直径的影响（c）以及在不同纺丝温度下的熔体喷射分布（d）（熔体静电纺丝条件：施加电压= 45 kV，收集距离= 9 cm，流动速率= 1.26 g/min，缝隙厚度= 0.2 mm）。
图8.在不同温度下熔融电纺纤维的SEM图像。（a）230℃，（b）240℃，（c）250℃，（d）260 ℃，（e）270℃和（f）280℃（熔融静电纺丝条件：施加电压= 45 kV，收集距离= 9 cm，流率= 1.26 g/min，缝隙厚度= 0.2 mm）。
图9.来自LSSP的熔体微分静电纺丝的照片（a），沿着缝隙的喷头间距离分布（b）以及在不同X位置的平均纤维直径（c）（熔体静电纺丝条件：施加的电压= 45 kV，收集距离= 9 cm，温度= 250℃，聚合物熔体流动速率= 1.26 g/min，缝隙厚度= 0.2 mm）。
图10.熔融电纺纤维在不同位置的SEM图像（a）X = -140 mm，（b）X = -75 mm，（c）X = 0 mm，（d）X = 75 mm，和（e ）X = 140 mm（熔体静电纺丝条件：施加电压= 45 kV，收集距离= 9 cm，温度= 250℃，聚合物熔体流动速率= 1.26 g/min，隙缝厚度= 0.2 mm）。
图11. 当Z = 0 mm时计算出的Z轴上的电场分布（a），在XY平面中沿X（Y = 0.5 mm）的电场强度以及沿缝隙的熔体喷射密度（b），当Z = 0 mm时，在XY平面中沿Y的电场强度（c），以及对于不同缝隙长度，在XY平面中沿缝隙的电场强度（d）（熔体静电纺丝条件：施加电压= 45 kV，收集距离= 9 cm，温度= 250℃，聚合物流动速率= 1.26 g/min，缝隙厚度= 0.2 mm）。
