论文摘要
静电纺丝的基本过程是使带电荷的高分子溶液或熔体在静电场中流动并发生形变，然后经溶剂蒸发或熔体冷却而固化，于是得到纤维状物质。静电纺丝法制备的纤维直径在1～1000nm尺度范围，纳米纤维的结构特征赋予其一些独特的性能，使其在很多领域都有潜在应用前景，如纤维变小后吸附能力大大提高可用作高效的过滤材料。在当前对静电纺丝技术的研究中，更多的研究者关注静电纺丝得到的纳米纤维的应用方面研究，而关于基本原理的研究则主要是Reneker和Hohman两人分别所在的研究小组，他们分别建立静电纺丝模型。Shenoy、McKee和Yarin等研究了溶液性质与纤维形成的关系。在当前静电纺丝技术基础方面研究所选用的实验体系都是低沸点溶剂配制的聚合物溶液体系，高沸点溶液体系则鲜有报道。本文采用新型的聚芳硫醚砜（PASS）和全间位聚芳硫醚砜酰胺（PASSA）树脂进行静电纺丝研究，由于这类树脂仅能溶解于某些强极性的高沸点溶剂，因而本文对高沸点溶液体系的纺丝工艺以及该体系对可纺性和纤维形态的影响进行了深入探讨：1、组装并改进了静电纺丝设备。在传统静电纺丝机中引入了环境温度控制部件，并应用于高沸点溶液体系成功制备了PASS和PASSA纳米纤维无纺布；用旋转辊筒接收方式制备具有不同纤维取向度的PASSA纳米纤维无纺布。2、考察并分析了溶液的流变性能、导电率、表面张力、溶剂挥发速率与溶液可纺性的关系，发现溶液流变性能和溶剂挥发速率对溶液是否可纺以及串珠形成的影响较大。用不同分子量PASS树脂制备了PASS／（苯酚+四氯乙烷，体积比2：3）纺丝溶液，在一定工艺条件下进行可纺性实验，发现可纺性有实数粘度η′依赖性，存在一临界粘度值（0．7-0．9Pa．s之间），大于这一临界值的溶液可纺得串珠纤维；制备了PASS／NMP纺丝溶液，当温度为15℃，PASS／NMP时溶液不可纺，而溶液温度为100℃时，提高了溶剂挥发速率而可纺得到串珠纤维。用特性粘数为0．6891的PASSA树脂分别溶解于DMF和NMP制备纺丝溶液，在21-29wt％浓度范围的PASSA／DMF溶液纺得的都是无串珠的纳米纤维；虽然PASSA／NMP溶液与PASSA／DMF溶液的流变性能相近，但高沸点的NMP的体系却只能得到串珠纤维。3、探索控制纤维直径的方法，发现通过控制溶液的浓度和选用不同溶剂挥发速率的溶剂制备纺丝溶液两种方法都可以有效控制纳米纤维的直径。通过设计正交实验考察了聚合物溶液浓度、纺丝环境温度、喷嘴与接收屏的距离、应用电压、流量等五种可控纺丝工艺参数对纤维平均直径大小的影响，发现浓度对纤维平均直径的影响最大；高沸点的PASSA／NMP体系得到的纳米纤维平均直径比具有相同流变性能的PASSA／DMF小，可见选用不同蒸发速率的溶剂也是一种控制纳米纤维平均直径的方法。
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