DOI:10.1016/j.polymer.2020.122609
本研究首次通過計算雙組分纖維內部的固有曲率來描述熔噴和電紡纖維中螺旋結構形態發展的模型。理論模型將雙組分射流固有曲率的物理模型與應用物理場中的射流動力學結合起來。研究了雙組分射流非均勻拉伸引起的固有曲率的機械性能。基于此模型，本研究報告了熔噴PP/TPU和電紡CA/TPU纖維固有曲率的發展。通過該模型預測了一些參數對螺旋微/納米纖維固有曲率的影響，為螺旋微/納米纖維的制備提供了依據。
圖1.（a）插入雙層帶材（AB）i的雙組分射流模型示意圖,（b）將ith元素的圓形橫截面轉換為矩形的示意圖
圖2.雙層帶材（AB）i轉變為彎曲帶材的示意圖
圖3.球珠粘彈性單元射流模型示意圖
圖4.（a）熔噴過程中氣流場的速度分布，（b）靜電紡絲中的電場分布
圖5.（a）熔噴裝置和（b）靜電紡絲裝置的示意圖
圖6.（a）PP和TPU在熔噴時的應變（黑線）和（b）TPU和CA在靜電紡絲時的應變（紅線）以及兩個組分之間的應變差（紅線）
圖7.在復配比為3/1（PP/TPU）和施加風速為280 m s-1的熔噴過程中，雙組分射流的本征曲率ki隨著與噴絲頭（a）距離的增加而發展，溫度為260℃，（b）在靜電紡絲過程中，進料速率比為2/3（CA/TPU），施加電壓為25 kV
圖8.（a）熔噴PP/TPU纖維和（b）電紡CA/TPU纖維的SEM圖，c）半徑為r、螺距為p的螺旋線
圖9.由（a）2/1、（b）3/2、（c）1/1、（d）2/3和（e）1/2的不同進料速度比獲得的具有螺旋結構的電紡CA/TPU纖維的FE-SEM圖像，（f）由不同進料速度比制備的電紡CA/TPU螺旋纖維的曲率散點圖，（g）不同體積比的電紡CA/TPU雙組分纖維固有曲率的折線圖
圖10.在（a）20 kV、（b）22 kV、（c）25 kV的不同施加電壓下獲得的具有螺旋結構的電紡CA/TPU纖維的FE-SEM圖像。（d）不同施加電壓下制備的電紡CA/TPU螺旋纖維的曲率散點圖。（e）不同施加電壓下電紡CA/TPU雙組分纖維固有曲率的折線圖
圖11.由（a）不同空氣速度和（b）不同體積比在20 cm距離處制備的熔噴PP/TPU雙組分纖維的固有曲率散點圖
圖12.（a）在20 cm距離處具有不同組分彈性模量比的熔噴雙組分纖維和（b）在12.5 cm距離處具有不同組分彈性模量比的電紡雙組分纖維的固有曲率散點圖
