納米纖維因為其優良的比表面積、高孔隙率、量子效應及優異的光電性能，受到全世界學者的廣泛關注，并在研究方法上取得了令人欣慰的成果。靜電紡絲技術是目前制備納米纖維最重要的方法，作為制備納米纖維的最簡單、有效而又容易實現的方法，已被廣泛的應用于制備各類納米纖維。二醋酸纖維作為可再生的纖維素纖維，價格低廉，可降解。并且其自身具有吸附性能，幾乎壟斷了香煙的過濾嘴材料。Liu 和Hsieh將SCA 纖維溶于丙酮、甲酸、二甲基乙酰胺以及它們的混合液中為紡絲溶液，采用靜電紡得到的纖維并探索了其結構與性質之間的關系；Lifeng Zhang，Todd J. Menkhaus 等人對CA 納米纖維吸附性膜/氈進行了織物性質和生物分離的研究，結論表明CA納米纖維氈對牛血清蛋白具有良好的靜態粘附力，遠遠超過二乙胺基乙基纖維素（DEAE）膜的吸附能力；Zuwei Ma 等對纖維素納米纖維膜用靜電紡方法制得，論證了其良好的吸附性能。本文主要研究二醋酸納米纖維的制備方法，討論二醋酸質量分數對納米纖維直徑影響，分析納米纖維膜的透氣性能，可拓寬醋酸納米纖維膜應用面。

1 實驗
1.1 材料與設備
二醋酸纖維片：Mw=30000 乙酰化:39.8%，南通醋酸纖維有限公司；丙酮，乙酸，二甲基乙酰胺（DMAc），試劑均為分析純，國藥集團化學試劑有限公司；自制靜電紡絲裝置。

1.2 SCA 納米纖維的制備
1.2.1 SCA 紡絲液的制備
以丙酮和二甲基乙酰胺（DMAC）為紡絲溶劑，二醋酸纖維素片為紡絲溶質。按照實驗設計需要量取丙酮9ml，二甲基乙酰胺6ml，即丙酮：二甲基乙酰胺為3︰2（v︰v）。根據實驗所需6%、7%、8%、9%、10%、11%等紡絲液質量分數，分別稱取相應的二醋酸纖維素片為0.9g，1.05g，1.2g，1.35g，1.50g，1.65g，制備相應的溶液。將溶液置于磁力攪拌器上，室溫下攪拌5 小時，使溶質充分溶解，得到的均勻的溶液即為SCA 紡絲液。

1.2.2 SCA 納米纖維的制備
將紡絲液倒入紡絲管中，調整紡絲管高度與接收屏的位置，使噴絲頭與接收屏的中心位于同一水平線上，二者的距離（C-SD）12cm；將陽極接在噴絲口的毛細管上（孔徑0.7mm），陰極粘在接收屏上并接地，在接收屏上粘一塊大小合適的鋁箔，緩慢調整電壓至16kV，進行靜電紡絲。不斷調整紡絲液的推進速度，使紡絲液處于穩定的無液滴自然下垂狀態，在噴絲口形成穩定的泰勒（Tylor）錐。收集鋁箔上的納米纖維，得到二醋酸納米纖維氈，在室溫下干燥。

1.3 SCA 納米纖維的表征與性能測試
掃描電鏡觀察纖維形貌（S-570 型，日本HITACHI 公司），利用Image-Pro Express 軟件在纖維的SEM 圖上測量纖維的直徑及分布；CSPM4000原子力顯微鏡（廣州本原科技有限公司）分析形貌和直徑，儀器水平分辨率0.1nm，垂直分辨率0.01nm，集原子力顯微鏡（AFM），掃描隧道顯微鏡（STM），摩擦力顯微鏡（LFM）于一身，并配有光學顯微鏡；YG461E 型織物透氣儀對納米纖維膜進行測試。

2 結果與討論
2.1 紡絲液質量分數對SCA 納米纖維成形的影響
實驗中取紡絲液質量分數為6%、7%、8%、9%、10%、11%，圖1為不同紡絲液質量分數的SCA納米纖維SEM 圖片。

從圖1可以看出，紡絲液質量濃度為6%，紡出的納米纖維上附了一系列的珠粒，珠粒的大小不等，排列不均。主要原因是紡絲液濃度偏小，黏度不夠，導致在紡絲過程中不斷的有液滴噴出，落在接收屏上而形成珠節，導致纖維不連續。隨著紡絲液質量濃度增加，納米纖維膜中的珠粒在形狀上有由球形變為類似葉狀的扁平纖維（7%）；液滴的連續狀態逐漸好轉，纖維形態和纖維上珠粒密度顯然變化，珠節變大而數量變少（8%）。當紡絲液質量濃度為9%，顯示納米纖維膜中的纖維已基本連續，仍有珠粒，但纖維的分布狀態效果不理想。紡絲液質量濃度為10%，納米纖維膜中的纖維上的珠粒數目進一步減少，但是從纖維表觀看來零星的珠粒還是存在的，而且能看出纖維的粗細分布也不均勻，主要是濃度和黏度沒有達到適紡范圍造成。紡絲液質量濃度為10%，纖維均勻且連續，基本沒有珠節，纖維成形及分布比較均勻。

因此可以通過SEM分析，得出對于制備SCA納米纖維較理想的紡絲液質量濃度為11%。利用photoshop cs3.0軟件進行分析，得出納米纖維的直徑分布在200nm-300nm 之間，纖維的直徑分布較均勻。

2.2 SCA 納米纖維AFM 表征
紡絲質量分數取11%、紡絲速度為0.3ml/h、電壓為16kv、紡絲距離為12cm，制備SCA納米纖維膜。利用AFM（原子力顯微鏡）對其進行形貌表征。

由圖2可以看出，盡管納米纖維連續但表面不太光滑，但直徑大小變異系數不大。邊緣整齊，外形較圓潤，不存在明顯的粗細節；纖維表面有凹凸，高度顯示有變化，但這種變化是由于基底鋁箔的厚度不勻造成的；同時，在納米纖維形成的過程中，射流在噴射和收集時會有溶劑的快速蒸發，有可能存在溶劑沒完全蒸發的可能，這會在纖維表面留下溝槽或凹凸。整體來講，纖維表面所產生的細紋少，形態良好。從AFM圖估算，納米纖維的直徑在200-300nm，與SEM 圖基本一致。

2.3 SCA 納米纖維膜的透氣性分析
透氣性是指氣體對薄膜、涂層、織物等材料的滲透性。是聚合物重要的物理性能之一，它與聚合物的結構、相態及分子運動情況有關。納米纖維之所以能夠透過氣體是因為構成納米纖維膜的纖維縱橫交錯排列，形成孔洞，使纖維能夠通過。作為納米纖維薄膜的一個性能之一，通過對幾種材料的透氣性的測試，對納米纖維膜的透氣性進行了橫向的比較。由于所選用樣品的厚度不同，考慮到樣品厚度越大，透氣率越小。故本文以透氣率和平均厚度的乘積值表征不同厚度材料的透氣性能。樣品的厚度見表1。不同材料的透氣性能見表2，數值越大表示透氣性能越好。

由表2可以看出，SCA納米纖維膜的透氣性與中性定性濾紙接近，為非織造布透氣率的1/100倍。可見醋酸納米纖維膜有一定的透氣性，這是因為構成納米纖維膜的纖維縱橫交錯排列形成，具有孔洞，所以能透氣；其透氣性與中性濾紙接近。隨著壓差逐漸變大，各樣品的透氣率也呈現線性遞增趨勢。納米纖維膜的透氣性遠低于非織造布，這是由于構成非織造布的纖維直徑較粗，其交錯時孔徑也相對較大，所以其透氣性優于納米纖維膜。

同時測試結果還說明，SCA納米纖維膜具有良好的截濾功能，而醋酸纖維本身有良好的吸附功能，因此，醋酸納米纖維在煙用濾嘴、濾菌、空氣過濾等方面將會發揮更大的作用。

3 結論
（1）利用靜電紡技術，可制備可紡性良好的SCA 納米纖維，選擇丙酮和二甲基乙酰胺兩種溶劑的比例在3:2 時，電壓在16kv，紡絲液濃度在11%時，可得到連續均勻的SCA納米纖維。通過SEM分析，紡絲液質量濃度為10-11%，納米纖維均勻且連續，基本沒有珠節，纖維成形及分布比較均勻，纖維直徑分布在200nm-300nm 之間。
（2）AFM 分析表明：SCA 納米纖維外形圓潤，不存在明顯的粗細節，纖維表面稍有凹凸，直徑分布與SEM分析結果一致。
（3）SCA 納米纖維膜的透氣性與中性濾紙接近，具有良好的截濾功能。?

審核編輯：符乾江