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传统纺织业中纤维素纤维的工业化制备技术已经相当成熟,随着原材料、用工价格以及融资、渠道费用等要素持续上升,订单逐渐向周边国家转移,传统纺织行业受到一定的挤压,而石油、煤、天然气等不可再生资源的日趋减少,这给再生纤维素纤维等可再生资源巨大的发展空间。2017年,作为我国支柱产业的纺织工业总产值为68935.65亿元,占GDP 8.3%,而2017年世界纤维素纤维(粘胶、醋酯、铜氨)总产量为536万吨,中国是世界上最大的生产国,占比71%,“十三五规划”在纺织工业科技进步纲要对纤维材料高新技术的指导意见中,以自主创新技术推进结构调整和产业升级,而纤维素纤维的功能化改性和差别化研究也在向着多功能化、细旦化、绿色环保等方向推进。醋酸纤维素(CA)主要用于纺织和香烟过滤嘴领域,而在纳米技术的不断发展下,醋酸微纳米纤维也渐渐被用于空气过滤、水过滤、伤口敷料、生物医用支架材料、储能元件、柔性显示屏、个人护理产品等多个应用领域。本文以醋酸纤维素为研究对象,首先总结了纤维素及其衍生物的微纳米纤维研究进展、批量化制备静电纺微纳米纤维的喷头设计以及空气过滤的机理及过滤效果表征方法。其次,首次探究了一种适用于不同纤维素含量的多种木浆原料的低温醋化方法,制备得到了不同的醋酸纤维素,并成功验证了低成本的烟梗木浆制得的二醋酸纤维素(CDA)作为静电纺混纺原料的可行性。然后,将疏水性的三醋酸纤维素(CTA)水解到亲水性的一醋酸纤维素(CMA),通过分步静电纺丝法首次制备了单向导湿微纳米纤维膜,在研究了其单向导湿机理后探讨了其在抗菌材料中的应用。之后,利用丙酮/二甲亚砜溶剂体系成功尝试了二醋酸纤维素的无针静电纺丝,通过控制纺丝参数提高微纳米纤维的产量,并制备了二醋酸微纳米纤维空气过滤膜,根据空气过滤膜的不同三维结构过滤模拟结论,制备了不同纤维直径及其分布的二醋酸微纳米纤维高效低阻空气过滤膜。研究内容层层递进,系统并全面地分析了二醋酸微纳米纤维的制备及其在空气过滤领域的潜在应用。首先利用高效液相色谱法分析了不同木浆的成分及含量,以烟梗木浆(TSP)为例,在探究了低温醋化方法的反应时间、反应体系固液比、预处理条件以及催化剂用量影响后,制备得到了TSP CTA,该方案亦适用于针叶木和阔叶木溶解浆CTA的制备;探究了CTA与水解时间的关系,在一定的条件下水解得到CDA;并将水解后的TSP CDA与市售CDA按照不同比例混合静电纺丝,验证了其混纺的可行性。纯TSP CDA电纺伴随大量串珠并无法持续纺丝,当将其按不同的质量比混入市售CDA中,通过静电纺丝得到的混纺CDA微纳米纤维较之纯纺市售CDA微纳米纤维,随着混入比例的增加,其纤维细度减小断头率增加。然后将针叶木溶解浆(DPA)制备的CTA在水解后得到亲水的一醋酸纤维素,通过核磁共振氢谱(~1H NMR)计算得到取代度值(DS),将其溶解后通过静电纺丝得到亲水性的微纳米纤维膜,对比DPA CTA微纳米纤维,取代度的降低也使得CMA纤维平均直径减小;然后将市售CTA在高温中水解不同的时间后得到不同取代度的CDA和CMA,通过~1H NMR计算得到不同炭位上乙酰基取代度值。随着取代度的降低,通过静电纺丝制备的纤维平均直径、平均孔径和水接触角都逐渐减小;将加入不同质量分数硝酸银的CMA溶液静电纺丝作为正面,CTA溶液纺丝作为反面,分步固化在同一接收装置上得到双层单向导湿纤维膜,并分析了其单向导湿机理。纤维中的硝酸银在紫外照射后还原成纳米银颗粒,赋予其抗菌性,通过活菌计数法和抑菌圈法表征了抗菌纤维膜对金黄色葡萄球菌和大肠杆菌的抑菌性。之后测定了加入不同表面活性剂(SAA)的CDA溶液黏度和电导率,溶液黏度随CDA质量分数增加而增加,而电导率基本保持不变。利用圆盘形无针静电纺喷头纺丝,其中丙酮/二甲基亚砜(DMSO)溶剂体系能够连续稳定地得到CDA微纳米纤维。两亲型SAA十二烷基三甲基溴化铵(CTAB)的添加对溶液的黏度、电导率和表面张力都有影响,在不同浓度下,增加CTAB含量使得溶液的黏度下降、电导率增加,而表面张力逐渐下降最后趋于稳定;利用统计服务解决方案(SPSS)探究了溶液性质作为自变量(黏度、表面张力、电导率)对因变量(纤维平均直径及其CV值)的Pearson偏相关性分析,其中黏度与平均直径呈高度正相关,表面张力与平均直径呈弱正相关,电导率与平均直径呈弱负相关,CTAB的添加同时影响溶液的黏度、电导率和表面张力,而这三者的综合对纤维平均直径CV没有影响;利用SPSS探究了平均直径及与之有强相关性的溶液黏度之间的线性回归关系,并检验了实际平均直径值与预测值之间的拟合关系;通过响应面分析法研究了纺丝环境温度、施加电压、溶液中的气泡尺寸对CDA微纳米纤维产量的影响,这三个因素对产量影响的显著性依次降低。利用丙酮/二甲亚砜溶剂体系成功尝试CDA无针静电纺丝的批量化制备,通过优化纺丝参数提高了CDA微纳米纤维的制备产量。最后利用无针静电纺得到二醋酸微纳米纤维空气过滤膜,表征了其过滤效果,然后用COMSOL Multiphysics 5.4探究了不同粗细的单根纤维在计算域中流体的运动情况,进而研究了不同粗细的纤维膜结构对过滤效果的影响,在相同的过滤膜厚度和纤维固体占比SVF值时,随着纤维细度的降低,过滤效率和压降随之增加,而品质因素则在纤维直径为0.5?m时具有最大值,表明在其它条件不变时,细度的降低并不能提高过滤膜的品质因素QF值;同样地,厚度的增加使得滤效增加,但随之增加的压降降低了过滤膜的品质因素。再利用不同直径分布的过滤膜结构,模拟了不同直径细度不匀率CV对过滤效果的影响,结果显示随着纤维直径CV的降低过滤效率逐渐增加,当CV等于0时,压降略微上升,品质因素稍有下降,表明在其它条件不变时,完全消除纤维细度的差异并不能使得品质因素不断增加;通过改变纤维膜与流体运动速度方向的夹角?,在相同的过滤膜厚度和SVF值且?较小时,纤维膜的过滤效果和品质因素大幅提高,这主要归因于计算域内纤维膜的有效过滤面积增加,减小?角度值,有益于提高空气过滤膜的品质因素,并对比了不同过滤膜结构的过滤效果,为高效低阻空气过滤膜的结构设计提供指导。根据空气过滤膜的不同三维结构过滤模拟结论,利用不同溶剂的CDA溶液通过静电纺丝得到不同直径及其CV值的过滤膜,测试结论表明,较小的纤维细度及其CV值有利于提高纤维的滤效和品质因素,而压降大大降低,将两者复合后形成的纤维膜过滤效率可进一步提升。本文在醋酸纤维素的制备、醋酸微纳米纤维静电纺丝及其应用领域作了深入研究,旨在拓宽醋酸微纳米纤维的应用领域,为更多相关领域研究人员提供一定的参考。