静电纺丝是一种操作简单,能够直接连续制备聚合物纳米纤维的重要技术,是基于高压静电场下导电流体产生高速喷射的原理发展而来。由于其研究涉及到流变学、力学、电学等多种学科及其过程的瞬时性,因此关于静电纺丝的技术参数特别是溶液的技术参数对收集纤维形态影响的研究和报道很少。首先,本文系统分析了静电纺丝时静电场中的电势及射流在静电场中运动所受到的作用力。由于纺丝液的粘度和导电性是影响静电纺丝纤维形貌和直径的两大主要参数,因此本文在系统阐述静电纺丝所需的电压及射流半径的理论基础上,深入探讨了纺丝液的粘度与电导率对静电纺丝纳米纤维形貌与直径的影响,提出了在静电纺丝过程中射流表面从部分电荷到满电荷的情况下,溶液粘度对收集到纤维直径(d)的影响规律的计算方法。本论文利用自制的静电纺丝装置纺制了三种不同溶液的纳米纤维,来验证所提出的关于影响静电纺丝纳米纤维形态的模型。这三种聚合物溶液分别为具有柔性分子链的聚环氧乙烷(PEO/DI water)溶液、本实验室合成的具有刚性分子链的聚酰胺酸(PAA/DMAc)溶液及利用原位聚合法得到的分子链刚柔性介于前两者之间的聚间苯二甲酰氯间苯二胺(PMIA)的MWNTs/PMIA/DMAc混合溶液。配置分子量为4×105的四种不同浓度聚环氧乙烷水溶液。为了得出验证关系模型所需无机盐氯化锂(LiCl)的最佳添加量,分别在这四种不同浓度的溶液中添加不同含量的氯化锂,利用数字电导率仪测量它们的电导率,发现当加入量从0.2wt%上升到0.3wt%时,电导率的值有比较大的提高,但是当加入量为0.4wt%和0.5wt%时,测出电导率的值没有明显提高。在溶液浓度为10wt%时,对加入不同含量盐的溶液进行静电纺丝。发现当含盐量超过0.3wt%时,静电纺丝过程中出现有连丝现象。对所得到的纤维SEM图像进行分析,得出LiCl最佳添加量为0.2wt%和0.3wt%。对LiCl含量为0.2 wt%和0.3 wt%时,不同浓度的溶液进行静电纺丝,获得纳米纤维毡,采用扫描电子显微镜(SEM)来观察纤维的形貌,利用Image Pro-plus6.0图像处理统计软件对所获得的SEM图片中的纤维直径进行统计。发现随着含盐量的提高,纤维的平均直径减小,离散度减小,但是随着溶液粘度的增加,纤维直径几乎不发生改变,所以在影响纤维直径上溶液粘度要比其电导率显著,占主要地位。无机盐的加入,能使纺丝过程变得容易且稳定,所得的纤维形貌比较好,且纤维直径分布频率图由双峰变为单峰。采用本文第二章关于直径预测的方法对PEO纳米纤维进行分析验证,发现实验值和理论值比较吻合。用等摩尔比的4,4’-二苯四甲酸二醚酐(4,4’-oxydiphthalic acid, ODPA)和对苯二胺(p-phenylene diamine, PPD),以N,N-二甲基乙酰胺(N,N-Dimethylacetamide, DMAc)为溶剂并在氮气保护下聚合,得到固含量为40wt%的聚酰胺酸(PAA)溶液,稀释得到一系列固含量分别为22wt%,24wt%,26wt%和28wt%的PAA溶液。将每种浓度的溶液分成5份,分别加入0.1 wt%,0.2 wt%,0.3 wt%,0.4 wt%和0.5wt%的LiCl。采用与第三章类似的测试和分析方法,得出实验验证的最佳LiCl含量分别为0.2wt%和0.4wt%。对LiCl含量为0.2wt%和0.4wt%的不同浓度的溶液进行静电纺丝,获得纳米纤维毡,采用与第三章类似的测试和分析方法,得出PAA纤维的变化和PEO纤维有同样的变化规律。采用本文第二章关于直径预测的方法对PAA纳米纤维进行理论验证分析,发现加盐量较少时,实验值稍微偏离本文第二章的预测值,但是随着加盐量的提高,实验值和预测值趋于一致。采用原位聚合方法合成质量分数分别为0wt%, 1wt%,1.5wt%和2wt%的MWNTs)/PMIA (PMIA的质量分数为12.5wt%)四种混合溶液,同时对MWNTs/PMIA=1wt%, PMIA=12.5wt%的混合溶液进行稀释,得到浓度为9wt%,10wt%和11wt%的三种溶液。利用自主设计的新型接收装置,对以上七种混合溶液进行静电纺丝。研究溶剂DMAc对混合溶液电导率及静电纺丝纤维形态的影响。发现溶剂DMAc能极大提高溶液的电导率,且随着DMAc加入量的增加,电导率逐渐提高,即溶液浓度的下降,溶液的电导率上升。随着溶剂含量的减少,纤维上纺锤状结构逐渐减少,纤维的形貌变得规整,收集到的纤维比较多,纤维的直径也逐渐增大。对不同MWNTs含量的溶液电导率和静电纺丝纤维形态进行分析,发现随着MWNTs的增加,溶液的电导率呈上升趋势。不含MWNTs时,收集的纤维中存在一些纺锤状结构,纤维的直径分散大,并且有些单根纤维的直径不均匀。随着加入MWNTs量的增加,纤维分布均匀,直径减小,且离散度减小。随着MWNTs含量的增大,由于溶液具有高的粘结性,导致收集的纤维出现比较严重的并丝现象,且固化后的纤维有较多的残余电荷,使得静电斥力变大,纤维之间间距变大,导致纤维的取向性变差。为了研究复合纤维的热稳定性和结晶性能,对复合纤维和单组份纤维进行热失重分析(TGA)和X-射线衍射(XRD)。TGA表明随着MWNTs加入量的增加,与单组份的纤维相比,复合纤维的热分解开始温度并没有很大的提高,但是随着温度的升高,质量残余变大,因此热稳定性有一定的提高。XRD数据显示了多壁碳纳米管的加入,相对强度的衍射峰变窄,说明晶粒尺寸变大,而衍射峰的样式与芳纶1313的几乎重合,因此并不改变芳纶1313的结晶类型,但是结晶度有所提高。静电纺丝纺制的复合和单组份纳米纤维的透射电子显微镜(TEM)图表明：碳纳米管的确存在于复合纤维中且沿着纤维的轴向排列。在静电纺丝时静电力最先作用在泰勒锥的顶端,导致了大部分的MWNTs集中排列在静电纺纳米纤维的中心,形成类似于同轴静电纺纺出的纤维,且随着MWNTs含量的增加,这种现象更加明显。TEM图像还表明了随着MWNTs含量的增加,纤维的表面变得粗糙。对MWNTs/PMIA=1wt%, PMIA=12.5wt%时的溶液粘度和纺丝所得的纤维直径进行实验验证,发现实验数据和预测值一致,说明本文第二章关于直径预测的结论基本正确地预测了MWNTs/PMIA/DMAc静电纺复合纳米纤维体系。