随着科学技术要求的不断升高,纳米材料得到了广泛的应用,从而带动了静电纺丝技术的发展,使其成为纤维科学的研究热点。因为静电纺丝是能够连续制备纳米纤维最简单实用的一种方法。然而影响静电纺纳米纤维形成的因素众多,主要包括以下3方面:溶液性质(溶液浓度、溶液黏度、电导率、表面张力、聚合物相对分子质量等)、工艺参数和环境参数。其中,溶液性质是影响静电纺丝的主要因素。溶液性质主要表现在黏度、表面张力和电导率3方面,且各因素间相互关联,相互影响,很难分离各因素并总结某因素对静电纺丝过程的影响。在结构上,分子链缠结是静电纺形成纳米纤维的主要影响因素之一。分子链缠结在聚合物中普遍存在,是高聚物凝聚态的重要特征。链缠结使分子链相互交叠,缠结后形成一定的物理网络结构。由于链缠结的存在,单分子链在运动时,一方面受到周围分子链的束缚与羁绊,即存在许多拓扑限制点,另一方面可以支配分子链的长程运动,从而影响高聚物的性能。但多少链缠结分子量能够影响纤维的形成,至今还没有没明确的结论。所以,本文从溶液性质及分子链缠结角度对静电纺纳米纤维的形态和直径进行了分析研究。首先,采用多种聚合物溶液分别从溶液黏度、电导率及表面张力3方面的溶液性质对静电纺丝进行分析,用扫描电子显微(sem)对制备出的纳米纤维进行表征,并测试各种纺丝液的溶液性能。然后,系统而全面地分析了溶液性质(黏度、电导率、表面张力)在静电纺丝过程中的交互作用。并得出随着溶液黏度的增加,溶液的表面张力变化较小,对静电纺丝成形的影响甚微,电导率在黏度较小时,波动范围较大,但随黏度的增加,电导率趋于平稳,且电导率值较小,对纤维形貌和直径的影响程度较小,因此溶液的黏度对静电纺纳米纤维形态的影响程度较大。其次,采用spss软件分析多种聚合物溶液性质的交互作用对静电纺纳米纤维形貌及直径的影响,并得出纳米纤维直径的预测公式。通过调整溶液性质,可实现对静电纺纤维形貌及直径的调控,这对于纳米纤维可纺性的研究及结构调控具有重要意义。然后,利用多种聚合物溶液进行静电纺丝,结合理论推导发现:在静电喷雾到静电纺丝过程中,纤维经过珠粒、串珠和均匀纤维3种状态,其中分子链缠结数ln)(nsoe存在两个重要的转折点:ln)(nsoe~2,ln)(nsoe~3.5。当ln)(nsoe<2时,只能形成珠粒,当2<ln)(nsoe<3.5时,形成珠粒、纤维的混合体,即串珠结构,当ln)(nsoe>3.5时,静电纺丝可形成均匀纤维,这与理论推导公式完全一致。此外,通过缠结分子量me和重均分子量mw可得出静电纺丝时所需要的聚合物溶液的质量分数,但对于相对分子质量较高的聚合物,溶液质量分数的预测值与实验值高度吻合,但对于相对分子质量较低的聚合物而言,其溶液质量分数的预测值与实验值有一定偏差,但仍然居于一定的预测功能。所以,此公式对相对分子质量较高的聚合物的预测性能较好,对静电纺丝的发展具有重要作用。最后,对于不同的相对分子质量的同一种聚合物,其在静电纺丝规程中,形成珠粒、串珠、均匀纤维三种状态的过渡区域时,溶液黏度的范围是相同的。但对于不同的聚合物,其过渡区域的溶液黏度不同,主要因为聚合物溶液中大分子链的不同。通过不同相对分子质量和溶液浓度两个方面,对聚合物溶液进行静电纺丝,发现分子链缠结数量影响纤维的初始成形及均匀纤维的形成,其中聚合物相对分子质量越高,其静电纺纤维从珠粒到均匀纤维的过程中,溶液质量分数增加的程度越小。