[发明专利]一种同轴静电纺丝制备表面粗糙二氧化硅纤维的方法

摘要

本发明涉及一种同轴静电纺丝制备表面粗糙SiO2纤维的方法。本发明采用同轴静电纺丝工艺，壳层溶液是以聚乙烯吡咯烷酮为载体，白炭黑位于壳层溶液中，丝束在飞行过程中快速固化，白炭黑聚集体来不及或部分向纤维内部迁移，最终包覆于纤维表面。白炭黑粒子可以更为密集的分布于纤维表面，而纤维内部则没有或者极少有白炭黑粒子。所得纤维直径分布在200～1000nm，与表面光滑的SiO2纳米纤维相比，比表面积提高一倍，粗糙的表面有利于纤维与基体材料的界面结合，进而提高复合材料的性能。

主权项

一种同轴静电纺丝制备表面粗糙二氧化硅纤维的方法，具体制备条件和步骤如下：步骤一：将聚乙烯吡咯烷酮溶于溶剂中，制成质量浓度1～60％的聚合物溶液；另将正硅酸乙酯溶于由酸性水溶液与无水乙醇组成的混合溶液中，制成质量浓度为1～95％的溶胶溶液；然后将聚合物溶液和溶胶溶液按溶质聚乙烯吡咯烷酮与正硅酸乙酯质量比为1∶0.01～40的比例混合，制成核层前驱体溶液；步骤二：将聚乙烯吡咯烷酮溶于溶剂中，制成质量浓度为1～50％的溶液；然后加入白炭黑，加入的量为白炭黑与聚乙烯吡咯烷酮的质量比为1～50∶100，制成壳层前驱体溶液；步骤三：核层前驱体溶液和壳层前驱体溶液置于喷丝头为套筒结构的静电纺丝装置中，设置静电纺丝参数为，核层溶液喷丝头内径0.1～0.5mm，壳层溶液喷丝头内径0.6～1.0mm，核层溶液流速0.1～1.6ml/h，壳层溶液流速0.1～2.0ml/h，电压5～25KV，接收器距离6～30cm，纺丝环境温度0～60℃，纺丝环境相对湿度1～80％，得到核壳结构的纤维网膜；步骤四：将步骤三所得纤维网膜于300～500℃下保温2～24h，然后升温到600～1200℃烧蚀0.5～4h，自然冷却至室温，即得到表面粗糙的二氧化硅纤维。