近年来,静电纺丝技术作为一种制备微纳米纤维的有效方法,具有可纺原料范围广、纤维结构可调性强、多元技术结合性强、制备工艺可扩展等优势,大量的研究人员正利用这种技术制备具有多级结构的微纳米纤维,以期获得特殊、新颖的功能。因此深入探讨静电纺丝工艺参数对多级微纳米纤维制备的影响并探究其成型机理,有助于更高效地赋予微纳米纤维不同的结构,拓宽其应用。本文基于静电纺丝的微纳米多级结构的研究现状,使用高压静电纺丝设备在纺丝电压为20kv,纺丝距离为20cm,温湿度分别为25±0.2℃、60±0.2%的条件下,以聚苯乙烯(PS)和聚乙烯吡咯烷酮(PVP)两种聚合物为原材料制备微纳米纤维。使用NDJ-79粘度仪、EXTRE手持式电导率测试仪对溶液粘度和电导率进行表征,利用高速摄影技术对纺丝过程中的泰勒锥形态和射流轨迹进行捕捉,运用ANSYS软件对同轴喷嘴进行电场模拟,采用扫描电子显微镜、透射电子显微镜及红外光谱仪对纤维材料的表观形貌、内部结构及化学结构等进行表征分析。通过改变聚合物溶液的浓度、同轴针头的配置、芯/壳溶液的配比等参数研究其对微纳米纤维制备的影响,并建立起溶液浓度、电场分布、芯/壳溶液配比与泰勒锥、射流形态及纤维结构之间的联系。主要获得的研究结果如下:(1)采用单喷嘴静电纺丝技术,分别选用10 wt%、15 wt%、20 wt%、25 wt%、30 wt%的PS和5 wt%、15 wt%、25 wt%、35 wt%、45 wt%的PVP纺丝液制备单一成分的微纳米纤维,通过分析静电纺丝过程中拉伸、鞭动、固化等主要过程发现,较低的聚合物浓度可以使溶液的粘度下降,电导率增加,并且获得球状的泰勒锥以及较高的鞭动频率,从而得到直径较细的具有串珠结构的纤维。(2)采用同轴静电纺丝技术,选用凹型、平型、凸型三种双喷嘴制备PS/PVP核壳纤维。通过研究电场强度分布与泰勒锥形态、射流运动轨迹、纤维的表面形态及内部结构之间的联系发现,凹型喷嘴由于较小的直线段射流长度,较大的包络角和较高的鞭动频率,制得的核壳纤维最细且表面具有沟槽形态,相反,凸型喷嘴可形成直径最粗且表面多孔的核壳纤维。(3)采用凹型双喷嘴静电纺丝技术,分别选用5 wt%、20 wt%、35 wt%的PVP与20 wt%的PS纺丝液互为芯、壳溶液制备沟槽纤维。结果表明:PS/PVP核壳纤维随着PVP芯层溶液浓度的增加,芯层纤维厚度不断增加,纤维表面从细长的孔洞结构变为沟槽结构且沟槽数目增加。PVP/PS核壳纤维随着PVP壳层溶液浓度的增加,外层纤维厚度基本不变,为薄薄的一层,内部纤维则呈现为明暗不一的多条通道结构,而纤维表面从褶皱结构变为沟槽结构,且沟槽数目增加。