文 献 综 述

1、静电纺丝的发展

静电纺丝又称为电纺丝，在1934年首先由Formhals^[1,2]提出该技术并申请了专利，报道了高压静电场纺丝，当时并没有引起人们的注意。但是，随着纳米纤维研究的迅速升温，高压静电场纺丝技术又引起了人们对其深入研究的兴趣。目前，世界许多国家和地区正从事静电纺丝法制纳米纤维的研究，用静电纺丝法制得的纤维比传统的复合纺丝制得的纤维细得多，直径一般在几十纳米至1μm之间，最小直径可达1nm，因此吸引了人们在众多领域对静电纺丝纳米纤维技术进行广泛的研究。如今，用静电纺丝法制造的纳米纤维应用广泛，应有于过滤器、防护服、模板、创伤遮盖、纺织品、医疗诊断、植物保护、药品存放、再生医疗、纳米补强、传感器等。

静电纺丝法制备的纳米纤维膜具有孔隙率高、比表面积大、吸附性和过滤性强、力学性能好等优点^[3,4]。采用静电纺丝法制造的纳米纤维非织造布，其空隙率能够达到95％。而且，这种空隙率可以利用纤维的柔软性进行调整，孔隙的大小可以采用空隙率或纤维直径进行控制，这种非织造布的用途很广泛。

聚偏氟乙烯（PVDF）是一种具有高介电常数的聚合物材料，具有良好的化学稳定性和温度特性、优良的机械性能加工性，并且对提高粘结性能有积极作用。因此，静电纺PVDF纳米纤维也引起了人们的关注^[5,6]。其作为一种主要的微滤和超滤膜材料已成功地应用于化工、电子、纺织、食品、生化、环保等领域。

2、静电纺丝的装置及工作原理

静电纺丝机一般主要由3个部分组成：高压电源、液体供给装置（微量注射泵和注射器）、纤维收集装置。液体供给装置是一端带有金属针头的注射器，其中盛有PVDF/N,N-二甲基甲酰胺（DMF）溶液，并且装载在微量注射泵上，以便精确控制其流速。用一根金属导线使针头与高电压发生器的正极相连。收集装置是在金属针头相对端设置的金属收集板，可以是金属类平面（如铝箔或铁丝网），也可以是其他各种类型的收集装置，以满足不同实验的要求。收集板用导线接地，作为负极，并与高压电源负极相连。

纺丝时，由于液体粘滞力的存在，液滴停留在注射器的喷嘴上，随着电场力的增大，液滴被逐渐拉伸成圆锥形，称为泰勒（Taylor）锥^[7]。当电场强度增大到某一临界值时，电场力克服表面张力，带电液体就会从Taylor锥的顶点喷射出来，快速拉伸，形成带电射流，射流在运动过程中，由于纤维成形不稳定，出现抖动状态，从一根细流变成急剧的扩展状态，在某条件下产生分裂并进行纤维化，并且溶剂不断地挥发，最终固化以无序状排列在接收装置上，形成类似非织造布状的纤维毡^[8]。根据制备条件的不同，可以得到具有各种表面积和断面结构的超细纤维。由捕集电极的形状可以自由控制为片状、圆筒状等形状。

3、静电纺丝的工艺参数

静电纺丝的影响因素主要有以下两个因素：溶液性质、控制变量。溶液性质包括溶质性质、溶剂性质、溶剂浓度（wt%）、溶液导电率、溶液表面张力等；控制变量包括电场强度、接收距离、推进速度、针头内径等。