一种纺锤型二氧化硅复合纤维的制备方法与流程

技术特征：
1.一种纺锤型二氧化硅复合纤维的制备方法，其特征在于：以聚合物和二氧化硅前驱体为主要原料；二氧化硅前驱体在酸性催化剂的作用下水解，形成二氧化硅溶胶；将二氧化硅溶胶与聚合物溶液进行混合，得到均匀、粘稠的混合液；采用静电纺丝技术将混合液制成表面光滑、珠粒大小均匀、分散性高、亲水性好的纺锤型二氧化硅复合纤维；具体步骤如下：(1)将聚合物粉末溶解到有机溶剂中，得到粘稠的聚合物溶液；(2)将二氧化硅前驱体与水混合后，向其中加入盐酸催化剂进行水解，得到澄清、透明的二氧化硅溶胶；(3)取步骤(2)所得二氧化硅溶胶加入到步骤(1)的聚合物溶液中，进行充分搅拌，直至获得均匀的混合液；(4)将步骤(3)所得混合溶液通过静电纺丝技术制成纺锤型复合纤维。2.根据权利要求1所述的一种纺锤型二氧化硅复合纤维的制备方法，其特征在于：步骤(1)中，所述的聚合物为聚丙烯腈(pan)、聚乙烯基吡咯烷酮(pvp)、聚甲基丙烯酸甲酯(pmma)中的一种或两种；所述有机溶剂为n，n-二甲基甲酰胺、二甲基乙酰胺、二甲基亚砜中的一种或两种。3.根据权利要求1或2所述的一种纺锤型二氧化硅复合纤维的制备方法，其特征在于：步骤(1)中，所述聚合物与有机溶剂的质量体积比为0.05～0.3:1g/ml。4.根据权利要求1所述的一种纺锤型二氧化硅复合纤维的制备方法，其特征在于：步骤(2)中，所述的二氧化硅前驱体为正硅酸乙酯、正硅酸甲酯、水玻璃、各类硅烷中的一种或两种；水解温度为常温～80℃；水解时间为0.1～96h。5.根据权利要求1或4所述的一种纺锤型二氧化硅复合纤维的制备方法，其特征在于：步骤(2)中，所述二氧化硅前驱体与水混合的摩尔比为0.05～0.8:1；二氧化硅前驱体与盐酸催化剂的摩尔比为30～500:1。6.根据权利要求1所述的一种纺锤型二氧化硅复合纤维的制备方法，其特征在于：步骤(3)中，所述聚合物溶液与二氧化硅溶胶的体积比为1～25:1；聚合物与溶胶中二氧化硅的质量比为1.5～19:1。7.根据权利要求1所述的一种纺锤型二氧化硅复合纤维的制备方法，其特征在于：步骤(3)中，所述充分搅拌速度为50～1000rpm；搅拌时间为0.1～24h。8.根据权利要求1所述的一种纺锤型二氧化硅复合纤维的制备方法，其特征在于：步骤(4)中，所述静电纺丝过程中的电压为8～30kv，纺丝液的注射速率为0.1～5ml/h，接收距离为8～20cm，接收器为平面铝箔。9.根据权利要求1所述的一种纺锤型二氧化硅复合纤维的制备方法，其特征在于：步骤(4)中，所述所得复合纤维的直径范围在10～800nm之间；复合纤维中二氧化硅的质量含量为5％～40％。

技术总结
一种纺锤型二氧化硅复合纤维的制备方法，属于微纳米复合材料制备领域。以聚合物和二氧化硅前驱体为主要原料，通过溶胶-凝胶结合静电纺丝技术制备纺锤型二氧化硅复合纤维。首先，将聚合物溶解于合适的溶剂中，制成粘稠的溶液；在酸性条件下使二氧化硅前驱体充分水解，形成澄清的二氧化硅溶胶；将该溶胶与聚合物溶液混合并持续搅拌，得到均匀的混合液；采用静电纺丝技术将所得混合液制成表面光滑、珠粒大小均匀、分散性高且亲水性好的纺锤型复合纤维。本发明工艺简单，重复性好，能耗和成本低，且有效避免了传统机械混合法所得复合纤维中无机纳米粒子的团聚问题。该复合纤维可作为药物载体、环境处理中的过滤或吸附材料、组织工程支架等来使用。工程支架等来使用。工程支架等来使用。


技术研发人员：滕淑华 周华建 王鹏
受保护的技术使用者：中国矿业大学
技术研发日：2021.11.10
技术公布日：2022/2/8