间位芳纶（PMIA）全称为聚间苯二甲酰间苯二胺，经溶液纺丝方法制备的PMIA纤维具有超高强度、高模量、耐高温、耐酸碱等优异性能，其在220℃下的稳定使用时间可长达10年，优于工业上的大多数有机耐高温纤维［21］。由于PMIA纤维优异的耐酸碱性与耐高温性，其仅能在较高温度下溶解于类离子溶液体系，如N，N-二甲基甲酰胺（DMF）、N，N-二甲基乙酰胺（DMAc）等，将PMIA短纤溶解于DMF和氯化锂混合溶液体系以制备静电纺纤维膜［22］。图4-1（a）和（b）分别为10wt%和8wt%PMIA溶液所制备的纳米纤维膜的SEM图，从图中可以看出膜中PMIA纳米纤维呈无规取向且层层堆积，纺丝液浓度为10wt%条件下所制备的PMIA纤维直径约为200nm，随着纺丝液浓度降低，纤维直径明显减小，8wt%浓度下所制备PMIA纳米纤维的平均直径小于100nm。
PMIA分子链中存在大量的酰胺键，相邻分子链中的酰胺键之间形成了氢键，从而使得PMIA静电纺纤维间具有一定的吸引力而紧密堆积，但纤维之间相互搭接仍形成了微/纳米级孔隙。图4-1（c）和（d）为PMIA原丝与不同聚合物浓度溶液所制备的PMIA纳米纤维膜的氮气吸附—脱附曲线和孔径分布，从图4-1（c）中可以看出PMIA原丝因纤维直径较大导致氮气吸附量极低，而较细的PMIA静电纺纤维的吸附量较高，且随着PMIA纺丝液浓度的降低，所得静电纺纤维直径降低，纤维膜的吸附量增大。由吸附曲线特征可知，PMIA纳米纤维膜中的孔属于介孔和大孔，图4-1（d）为由Barret-Joyner-Halenda（BJH）算法得到的纤维膜孔径分布，可以看出孔径分布在5～65nm，且主要集中在5～30nm，孔数量随纤维直径减小而增加。通过Brunauer-Emmett-Teller（BET）模型计算的比表面积可知，8wt%PMIA纳米纤维膜的比表面积为21.46m2/g，约为PMIA原丝比表面积的100倍。
图4-1 （a）10wt%PMIA纳米纤维膜的SEM图，插图为其高倍SEM图；（b）8wt%PMIA纳米纤维膜的SEM图，插图为其高倍SEM图；（c）PMIA原丝与PMIA静电纺纳米纤维的N2吸附—脱附等温线，插图为PMIA静电纺纳米纤维的增量比表面积与孔径的关系图；（d）由BJH法得到的纳米纤维膜孔径分布
此外，由于PMIA含有亲水基团，其与纤维膜的表面粗糙结构形成的协同作用使得纤维膜具有良好的亲水性，因而水滴在纤维膜表面呈铺展润湿状态。由于PMIA纤维膜中存在大量孔隙且孔径分布于介孔与大孔范围内，其对液态水具有较强的毛细芯吸作用［23］，使得水可以快速从润湿侧向非润湿侧渗透。将纳米颗粒分散到水中制备悬浊液来测试纤维膜的液体过滤性能，如图4-2所示。图4-2（a）为PMIA静电纺纤维膜的液体过滤装置示意图，水可以迅速润湿纤维膜并在毛细力作用下快速向纤维膜内部渗透，而纤维紧密堆积形成的小孔结构可将溶液中的纳米颗粒拦截在纤维膜表面。图4-2（b）为悬浊液原液经PMIA静电纺纤维膜过滤前后的紫外—可见光吸收光谱图（UVvis），过滤后所得滤液的吸收光谱与纯水几乎重合，表明纳米颗粒已被纤维膜过滤去除。图4-2（c）和（d）分别为过滤后PMIA静电纺纤维膜正面与背面的SEM图，可以看出纤维膜正面含有大量纳米颗粒而背面没有，表明PMIA静电纺纤维膜对水中纳米颗粒的拦截作用主要集中于膜表面，即属于表面过滤。(www.xing528.com)
图4-2 （a）液体过滤装置示意图；（b）含有纳米颗粒的水溶液经静电纺PMIA纤维膜过滤前后的UV-vis图谱，插图为原液与滤液的光学照片；（c）过滤后静电纺PMIA纤维膜的正面SEM图，插图为其高倍SEM图；（d）过滤后静电纺PMIA纤维膜的背面SEM图，插图为其高倍SEM图
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