在靜電紡過程中，對聚合物液體施加高電壓，使電荷被引入液體中。當液體中的電荷聚集到一定量時，會從針頭噴出液態(tài)噴絲并形成泰勒錐。靜電紡噴絲會最終到達電勢比較低的區(qū)域，大多數(shù)情況下是接地的收集器。有很多參數(shù)會影響最終靜電紡纖維的形態(tài)，可能產(chǎn)生珠狀物纖維或多孔纖維。雖然熔融液可以用來進行靜電紡[Lyorxs et a1．(2004-)，I—arrondo andManlev(1981a)，Larrond()and Manley(1981b)，LarroTldo and Man：[ey(1981c)J，但大多數(shù)的靜電紡使用聚合物溶液。因此，本章會重點討論影響聚合物溶液參數(shù)的具體細節(jié)。影響靜電紡和纖維的參數(shù)可大致分為聚合物溶液參數(shù)和環(huán)境參數(shù)，聚合物溶液參數(shù)包括施加電壓、溫度、條件、收集器的影響等。通過對這些參數(shù)的理解，可以采取不同方法制得各種形式和結(jié)構(gòu)的纖維。也可通過改變參數(shù)獲得不同形態(tài)的無塵布納米纖維。
    聚合物溶液的性質(zhì)對電紡過程和制備的纖維形態(tài)有非常重要的影響。表面張力是造成 無塵紙的纖維帶有珠狀物的部分原因。溶液的黏度和電性質(zhì)決定溶液的拉伸度，并影響靜電紡纖維的直徑。
    影響溶液黏度的因素之一是聚合物的相對分子質(zhì)量。一般來說，一種高相對分子質(zhì)量的聚合物溶于一種溶劑中，其黏度會比低相對分子質(zhì)量聚合物溶于該溶劑的溶液的黏度高。靜電紡形成纖維的必要條件之一是溶液中必須溶有相對分子質(zhì)量足夠大的，聚合物，且溶液有足夠的黏度。靜電紡噴絲到達收集器的過程中，聚合物溶液會被拉伸。在聚合物溶液的拉伸過程中，正是由于分子鏈間的纏結(jié)，使電驅(qū)動的噴絲不會碎裂，從而保持連續(xù)的噴絲。所以，使用聚合物單體溶液進行靜電紡，不會形成纖維[&lchko et a1．(1999)J。
    聚合物的相對分子質(zhì)量決定聚合物鏈的長度，聚合物鏈的長度決定溶劑中聚合物鏈的纏繞程度，進而對溶液的黏度有影響。增加溶液黏度的另一種方法是提高聚合物濃度。與增加相對分子質(zhì)量相似，濃度的增加會使溶液中聚合物鏈的纏繞程度增加，這對靜電紡過程中保持噴絲的連續(xù)性是必要的。
    聚合物鏈的交聯(lián)對噴絲碎裂成小液滴或形成珠狀無塵布纖維有重要影響[Shel，oy et a1．(2005)]。雖然靜電紡對聚合物鏈的交聯(lián)量有最小要求，但作為靜電紡必要條件的黏度也不可太高，黏度太高會使溶液很難從注射器針頭中流出[Kamec，ka et a1．(2003)]。更重要的是，當黏度過高時，在靜電紡開始之前，溶液會在針頭處干燥而無法紡絲[Zh(mg et a1．(2002)J。
    許多實驗顯示，對于任何一種聚合物溶液，想要紡出沒有珠狀物的無塵布纖維，溶液必須有最低黏度[Megelski et a1．(2002)，F(xiàn)ong et．A1．(1999)]。在低黏度時，在收集器平板上沉積的纖維上，很容易出現(xiàn)珠狀物。當黏度增加時，珠狀物的形狀會逐漸從圓形變?yōu)榧忓N形，直到獲得平滑的無塵布纖維[Fong et a1．(1999)，Mituppatham et a1．(2004)]，如圖3．1。在黏度較低時，大量的溶劑分子和較少的鏈交聯(lián)，這意味著表面張力對靜電紡噴絲有很大影響，引起纖維上珠狀物的形成。當黏度增加時，也就是溶液中有更多的聚合物鏈交聯(lián)時，靜電紡噴絲上的電荷可以在溶劑分子分布在聚合物鏈之問的情況下對溶液完全拉伸。隨黏度增加，纖維的直徑也會增加[-Baumgarten(1971)，Jarusuwannapoom et a1．(2005)，Demir et a1．(2002)。Deitzel et a1．(2001b)，Megelski et a1．(2002)]。這可能是由于溶液對噴絲上的電荷引起的拉伸力的巨大反作用力[Jarusuwannapoom et a1．(2005)]。表3．1顯示了濃度對珠狀物形成的影響。
    溶液和噴絲中電荷的相互作用將決定所獲纖維直徑的分布情況。在電紡過程中，可能會有二級噴絲從主噴絲中分離出來[Rene’Ker et a1．(2000)]，而這種二級噴絲足夠穩(wěn)定到可以在
一定黏度產(chǎn)生直徑較小的 無塵紙纖維。這可能可以解釋在某些睛況下觀察到的纖維直徑分布出現(xiàn)分化的現(xiàn)象[Kitn et a1．(2()05)，[)emir et a1．(2002)，Deitzel et a1．(2001h)]。然而，當黏度大到一定程度，就會阻礙二級噴絲從主噴絲中分化出來，這樣客觀上也增加 無塵紙纖維的直徑[Z}lao et a1．(2004)]。
    高濃度的另一個影響是較小的沉積范圍。濃度的增加意味著當溶液從針頭噴出時；溶液高黏度可以在很長一段距離內(nèi)阻礙彎曲不穩(wěn)定性的發(fā)生。因而，噴絲路徑減小且彎曲不穩(wěn)定性現(xiàn)象只在很小的范圍內(nèi)展開[．Mitul7pat}lam et a1．(2004)]。減小的噴絲路徑也意味著溶液拉伸力的減小，導致形成較大的纖維直徑。
    雖然黏度在平滑纖維的形成上扮演著重要角色，但它并不能決定電紡中形成纖維的濃度值。
    對于聚氧化乙烯，發(fā)現(xiàn)當聚合物的相對分子質(zhì)量從8×10。增加到8×10。，且黏度增加3．5倍時，產(chǎn)出平滑 無塵紙纖維的最小濃度沒有變化。此種情況下，濃度對于平滑纖維的形成更為關(guān)鍵[Morozov et a1．(1998)]。
    靜電紡的起始階段需要溶液帶電荷，以克服其表面張力。然而，在噴絲到達收集器平板的過程中，表面張力會引發(fā)噴絲上珠狀物的產(chǎn)生。表面張力具有降低單位體積液體的表面積的作用。在此種情況下，如果有高濃度的自由溶劑分子存在，就會有一種因溶劑分子聚集和表面張力而導致分子形成球形的趨勢。較高的黏度意味著溶劑和聚合物分子間的交聯(lián)作用變大，因此，當溶液在電荷影響下被拉伸時，溶劑分子會趨向于鋪展在交聯(lián)的聚合物分子上，降低溶劑分子由于表面張力影響而聚集在一起的趨勢。
    譬如酒精，這種溶劑的表面張力很低，因此它可以被加入溶液，促進平滑纖維的形成[Fong et a1．(1999)]。降低表面張力的另一種方法是在溶液中加入表面活性劑。已發(fā)現(xiàn)加入表面活性劑可以制成更均一的纖維。即使是不溶解的表面活性劑，以粉末形式分散在溶液中，纖維的形態(tài)也會得到改善[zeng et a1．(2()(]3)]。
    靜電紡涉及到由溶液表面電荷的排斥力導致溶液的拉伸。因此，如果溶液的導電性增加，
    靜電紡噴絲上會攜帶更多的電荷。在溶液中增加離子可以增加溶液的電導性。另外，大多數(shù)的藥物和蛋白質(zhì)在溶于水中時形成離子。如前所述，溶液如果沒有被充分拉伸，就會有珠狀物
在纖維上形成。因此，當少量鹽或聚合電解質(zhì)加入溶液，溶液攜帶的電荷就會增加，使得溶液的拉伸度一起增長，使得可能成為帶珠狀物的纖維被平滑纖維代替。溶液拉伸度的增加也會趨向于產(chǎn)生直徑較小的纖維[Zhong et a1．(2002)]。然而，纖維直徑的降低是有限度的。當溶液被拉伸時，會有一股強黏彈力阻礙電荷的排斥力[Choi et a1．(2()()4a)]。
    由于離子的存在增加了溶液的電導性，靜電紡所需的最低電壓隨之降低[Son et a1．2()(]4c)]。電荷增加的另一個影響是形成更強的彎曲不穩(wěn)定性，從而纖維的沉降范圍增加[Choi et alI(2004a)]，由于噴絲路徑的增加，有利于形成更好的纖維。
    雖然有機溶劑通常被認為沒有電導性，但如第二章所提到的，它們中有很多具有一定程度的電導性。使用高電導性的溶劑制備的溶液一般可以產(chǎn)生沒有珠狀物的纖維，而如果溶液電導性為O，則沒有纖維產(chǎn)生_Jarusuwannapoom et a1．(2005)]。表3．4顯示了靜電紡中常用溶劑的電導性。