静电纺纳米纤维膜超高的比表面积、纳米级的纤维直径以及优异的吸附性在过滤及防护方面具有独特的优势。本文采用了单针头静电纺丝和螺旋片式静电纺丝设备,根据可纺性和抗菌性能选取合适的聚乙烯醇(PVA)与壳聚糖(CS)原料配制纺丝液,研究不同配比对其溶液性能的影响。纺制了PVA/CS复合纤维膜并优化纺丝工艺参数,探讨了抗水溶性处理方法,测定与分析了复合纤维膜的抗菌性和过滤性能。通过研究得到以下主要结果:静电纺PVA/CS复合纤维膜的原料选取:对不同型号的PVA和CS进行试纺,发现随着CS浓度的增加,纺丝液的粘度,表面张力和电导率也逐渐增加,进而影响到纤维的可纺性。综合考虑可纺性和抗菌性能,最终选择1788PVA(Mw=75000,水解度88%)和C804729CS进行单针头静电纺丝,PVA质量分数8%,CS质量分数最高达到1.3%。螺旋片式静电纺丝时,使用工业级PVA和CS(M-PK-1601002),PVA的质量分数为5%,CS的质量分数范围是1.0%~1.5%。PVA/CS复合纤维膜的静电纺丝工艺优化:单针头静电纺丝过程中,纤维直径受到纺丝电压、纺丝液流量和接收距离的影响。一般情况下,纺丝电压越大纤维直径越细;纺丝液流量越大纤维直径越大;纺丝距离越大纤维直径越大。确定PVA/CS复合纤维膜的优化工艺条件为:纺丝液流量0.2ml/h,纺丝距离14 cm,纺丝电压21kV。螺旋片静电纺丝过程中纤维直径受到纺丝电压、发生器转速和纺丝接收距离的影响。当纺丝接收距离为180mm,发生器转速为10rpm时,随着电压的增加纳米纤维直径先减小后增大;当纺丝距离为180mm,电压为74kV时,在5-25rpm范围内发生器转速越大,纤维直径越大;当电压为74kV发生器转速为10rpm时,在140-200mm范围内接收距离越大,纤维直径越大。综合考虑正交实验与纺丝稳定性,确定最佳工艺参数为:纺丝电压75kV,发生器转速11rpm纺丝接收距离190mm,得到的纤维直径为60.95±13.66nm,远远小于单针头静电纺PVA/CS复合纤维膜。PVA/CS复合纤维膜的抗水溶性处理:采用热处理,戊二醛(GA)蒸汽处理,GA水溶液处理三种方法提高PVA/CS复合纤维膜的抗水溶性,研究发现,热处理后纤维膜发黄严重,且浸水后纤维溶胀程度较大,纤维膜卷边变形,尺寸变化率高达25%;GA蒸汽处理后纤维膜发黄变脆,浸水后纤维质量损失达到5%,且实验过程蒸汽的温度和时间不方便控制。综合考虑处理后的抗水溶性效果、可操作性和外观效果,选择使用5%GA水溶液处理。CS及PVA/CS复合纤维膜的抗菌性能:对CS粉末进行抗菌性能测试,发现其抗菌性能与CS粘度、脱乙酰度有关。随着粘度和脱乙酰度的增加,CS对大肠杆菌的抑菌率逐渐提高,最高可以达到99%以上。此外,不同的供应商的CS的抗菌性也有所差异。选取CS质量分数1.0%-1.5%的PVA/CS复合纤维膜进行抗菌性能测试,实验结果显示,纤维膜对大肠杆菌的抑菌率全部达到99.6%及以上,对金黄色葡萄球菌的抑菌率也都在90%以上,最高达到99.3%,此外,对照实验表明GA水溶液处理对其抗菌性能没有明显影响。PVA/CS复合纤维膜的过滤性能:复合膜孔径集中分布在0.5-2.0μm之间,随着平方米克重的增加,纤维膜的平均孔径逐渐减小,相应的对数量中值直径为75 nm气溶胶的拦截率与压降明显提高,当平方米克重为26.96g/m~2时,气溶胶拦截率可达84.6%。纤维膜的弯曲滞后矩和弯曲刚度值最小可以达到0.04 cN·cm/cm~2和0.02 cN·cm/cm,具有较好的刚柔性和弹跳性。自制滤芯比品牌滤芯材料的孔径小,比表面积大,在空气净化过程中可拦截的污染物颗粒直径范围广,自制滤芯的表面附着的颗粒物远远多于品牌滤芯材料且不易滋生细菌,具有更好的空气净化效果。