木质纤维素作为自然界中最丰富的天然高分子聚合物之一,由其具有的优良性能,如高结晶度、高杨氏模量、超强亲水性等,已被广泛地应用为各种聚合物基体的增强填料,以期制备出具有高性能、特殊结构的纳米复合材料。在制备纳米复合材料的众多方法中,静电纺丝法以其简单易操作、可重复性强等特点成为现阶段制备一维纳米复合纤维材料的先进技术,通过该方法制备得到的无纺布纤维结构薄膜,在多领域均具有优越的应用前景。然而,纤维素的强亲水能力也是影响其与聚合物基体界面相容性的一个重要因素,直接影响静电纺纤维的结构和性能。另外,传统电纺液大部分为单一组分的有机溶液或者水溶液,而对纺丝液组分方面的限制使得一部分聚合物或增强填料的应用也相应受到限制。针对以上提出的两点亟待解决的科研问题,本研究分别选取疏水和亲水两种聚合物作为基体,将纳米纤维素混入基体中并进行静电纺丝,探讨纳米纤维素在静电纺丝过程中与聚合物基体之间的相互联系及对静电纺纤维形貌和性能的影响。此外,本研究还对纤维素稳定乳液的可纺性进行了研究,拓展了生物质材料增强的聚合物基体在静电纺丝领域的应用性。具体研究内容如下:(1)将聚苯乙烯(PS)溶于二甲基甲酰胺(DMF)和四氢呋喃(THF)的混合溶剂中,采用静电纺丝技术获得直径在微米级的静电纺纤维。探讨了静电纺丝参数,如溶剂配比、聚合物溶液浓度和电压对静电纺纤维薄膜形貌、拉伸和疏水性能的影响。SEM结果表明,当溶液浓度固定为23%,纺丝电压为15 kV时,DMF/THF为50/50和25/75的静电纺纤维为新型的双股结构。该种双股纤维结构薄膜的拉伸强度高达1.5 MPa,说明该种结构显著增强了静电纺PS纳米纤维薄膜的强度。此外,固定静电纺丝电压为15 kV,PS/DMF溶液浓度为40%时得到无珠纤维结构。当DMF/THF为100/0时,静电纺PS纳米纤维薄膜的最大接触角为148℃。(2)采用48、56和64 wt%硫酸水解成功制备了不同尺寸的纳米纤维素纤维,制备的棒状结构纤维素长分别约为420±38、322±21和141±28 nm,宽约为32±8、21±5和9±3nm,对应的长径比分别为11.5～13.1、13.2～15.3和14.1～15.7。WXRD结果表明,所得产物的结晶度随酸浓度的增加而显著增大,采用64 wt%酸浓度水解得到的纳米纤维素晶体(CNCs)的结晶度高达85.6%。随后,通过静电纺丝技术成功制备了 PS/CNCs纳米纤维薄膜,并对所得静电纺纳米纤维薄膜的形貌、结晶行为、热学性能、机械性能和疏水性进行了表征。对所得纳米纤维的微观形貌分析表明,随着体系中CNCs含量的增加,可以得到光滑且直径更小的纤维结构。傅里叶红外光谱(FTIR)和X射线光电子能谱(XPS)证实,PS和CNCs只是物理共混,且CNCs可能分散与PS纳米纤维的表面。对静电纺纳米纤维薄膜的结构特性,如结晶行为,采用WXRD进行测试,结果表明,静电纺纳米纤维薄膜的结晶度随CNCs添加量的增加而逐渐增大。纤维薄膜的热学性能也通过CNCs的加入而有所提升,将7 wt%CNCs加入到PS基体中后,纳米纤维薄膜的拉伸强度增大了 170%,但拉伸应变却从60%降低到25%。添加1 wt%CNCs的PS/CNCs纳米纤维薄膜的接触角增大到了 138°。(3)将通过64 wt%硫酸水解微晶纤维素(MCCs)而得到的CNCs分别加入到两种浓度的聚乙烯醇(PVA)溶液中并混合均匀,进而通过静电纺丝方法成功地制备得到直径均一的静电纺纳米纤维薄膜。对所得PVA/CNCs纳米纤维薄膜的微观形貌、热学、热机械和机械性能进行系统地研究,结果表明,CNCs在5 wt%和7 wt%PVA浓度溶液中均可分散均匀,静电纺不同CNCs添加量增强两种PVA浓度溶液后均得到无珠超细纤维结构,纤维直径约为200 nm,且随CNCs添加量的增加而逐渐减小。研究还发现,相比于低PVA浓度静电纺纤维,高PVA浓度的静电纺纤维能够更为紧密且有序地堆砌。对静电纺PVA/CNCs纳米纤维薄膜的热稳定和热机械性能进行研究,结果表明,CNCs的加入显著增强了纤维薄膜的性能。此外,在CNCs添加量相同的前提下,静电纺7PVA/CNCs纳米纤维薄膜的结晶度要明显高于静电纺5PVA/CNCs纳米纤维薄膜。对PVA/CNCs纳米纤维薄膜的机械性能进行分析,结果表明,CNCs的加入可将纳米纤维薄膜的最大拉伸应力增加1.4倍左右。(4)在纳米纤维素纤维(CNFs)存在的条件下,采用简单的机械搅拌使水、油两相混合,成功制备了以离子乳化剂协同CNFs稳定的乳液体系。分别探讨了乳化剂在CNFs悬浮液和所制乳液中的界面特性,并对不同乳化剂和CNFs浓度对乳液的形成、相行为以及乳液稳定性的影响进行了研究。通过调节氯化钠添加量来控制水相中的离子强度,从而探究了 CNFs作稳定剂的乳液的盐度响应行为。研究结果表明,SDS协同CNFs稳定的乳液体系会从低盐度时粒径均匀的水包油结构转变到盐度适中时粒径不规则的水包油结构,最后在高盐度时形成类似双连续相结构,为生物质材料稳定的刺激响应型材料的开发提供了指导。采用非离子乳化剂将CNFs悬浮液和溶解PS的有机溶液进行乳化,实现了将亲水性强的CNFs与疏水PS聚合物的稳定复合。通过改变表面活性剂-有机溶液-CNF悬浮液三者之间的组成比例,可以得到水包油包水的多相CNFs稳定的PS乳液。此外,CNFs的加入,还使得乳液稳定性增加,并赋予了乳液可静电纺丝的特性。通过对静电纺CNFs稳定的PS乳液的纤维形貌进行研究,结果表明,制得的纳米纤维结构都是具有珠串线特征,而不是均一光滑的纳米纤维。