掺杂TiO2可降解聚合物纤维的制备及其抗菌性能研究(3)
1.2静电纺丝
1.2.1 静电纺丝技术的起源
“静电纺丝”一词来源于“electrospinning”，国内一般简称为“静电纺”或“纺丝”。1934年，Formalas发明了用静电力制备聚合纤文的实验装置并申请了专利，其专利公布了聚合物溶液如何在电极间形成射流，这是首次详细描述利用高压静电来制备纤文装置的专利，被公认为时静电纺丝技术制备纤文的开端。但是，从科学基础来看，这一发明可视为静电雾化或电喷的一种特例，其概念可以追溯到1745年[7]。静电雾化与静电纺丝的最大区别在于二者采用的工作介质不同，静电雾化采用的是低粘度的牛顿流体，而静电纺丝采用的是较高粘度的非牛顿流体。这样，静电雾化技术的研究也为静电纺丝体系提供了一定的理论依据和基础。对静电纺丝过程的深入研究涉及到静电学 电流体力学 流变学 空气动力学等领域。
二十世纪三十年代到八十年代期间，静电纺丝技术发展较为缓慢，科研人员大多集中在静电纺丝装置的研究上，发布了一系列的专利，但是尚未引起广泛的关注。进入九十年代，美国阿克隆大学Reneker研究小组对静电纺丝工艺和应用张开了深入和广泛的研究。特别是近年来，随着纳米技术的发展，静电纺丝获得了快速发展，世界各国的科研界和工业界都对此技术表现出了极大的兴趣。此段时期，静电纺丝技术的发展大致经历了四个阶段：第一阶段主要研究不同聚合物的可纺性和纺丝过程中工艺参数对纤文直径及性能的影响以及工艺参数的优化等；第二阶段主要研究静电纺纳米纤文成分的多样化及结构的精细调控；第三阶段主要研究静电纺纤文在能源、环境、生物医药、光电等领域的应用；第四阶段主要研究静电纺纤文的批量化制造问题。上述四个阶段相互交融，并没有明显的界线。
1.2.2静电纺丝技术的原理
由于超细纤文的优良性能，人们对其制造方法进行了广泛的研究，但是用传统的纺丝方法很难纺出直径小于500nm的纤文，而静电纺丝方法则能够纺出超细的纤文，直径最小可至1nm。
静电纺丝技术与传统纺丝技术有着明显的不同，即静电纺丝技术通过静电力作为牵引力来制备超细纤文[8]。在静电纺丝工艺过程中，将聚合物熔体或溶液加上几千至几万伏的高压静电，从而在毛细管和接地的接收装置间产生一个强大的电场力。当电场力施加于液体的表面时，将在表面产生电流。相同电荷相斥导致了电场力与液体的表面张力的方向相反。这样，当电场力施加于液体的表面时，将产生一个向外的力，对于一个半球形状的液滴，这个向外的力就与表面张力的方向相反。如果电场力的大小等于高分子溶液或熔体的表面张力时，带电的液滴就悬挂在毛细管末端呈半球状的液滴在电场力的作用下将被拉伸成圆锥状，这就是Taylor锥。当电场力超过一个临界值后，排斥的电场力将克服液滴的表面张力形成射流，而在静电纺丝过程中，液滴通常具有一定的静电压并处于一个电场当中。因此，当射流从毛细管末端向接收装置运动的时候，都会出现加速现象，这也导致了射流在电场中的拉伸，最终在接收装置上形成无纺布状的纳米纤文。
1.2.3影响静电纺丝技术的因素
静电纺丝法制备纳米纤文的影响因素很多，这些因素可分为溶液性质，如粘度、弹性、电导率和表面张力；控制变量，如毛细管中的静电压 毛细管口的电势和毛细管口语收集器之间的距离；环境参数，如溶液温度 纺丝环境中的空气湿度和温度 气流速度等。其中主要影响因素包括：
（1）聚合物溶液浓度
聚合物溶液浓度越高，粘度越大，表面张力越大，而离开喷嘴后液滴分裂能力随表面张力增大而减弱。通常在其他条件恒定时，随着浓度增加，纤文直径增大。
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