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静电纺丝是一种制备超细纤维的重要方法,它利用高压静电驱使聚合物溶液喷射而形成超细纤维,对电纺纤维进行热处理可以得到无机纤维。电纺纤维直径可达到亚微米级至纳米级。电纺超细纤维具有纤维直径小、比表面积高等优点,因此在过滤、膜材料、生物医学材料和增强复合材料方面有很大的应用前景。 本文以聚氧化乙烯(PEO)/正硅酸乙酯(TEOS)共混溶液制备电纺纤维。采用扫描电镜(SEM)观察电纺纤维的形貌,分析溶液浓度、PEO/TEOS质量比和电压三个重要参数对电纺纤维形成与微观形貌的影响。采用场发射扫描电镜能谱(EDX)和红外光谱(FTIR)分析了热处理后电纺纤维的成分和结构,并对热处理前后纤维的形貌进行了比较。 结果表明,PEO/TEOS的共混溶液浓度太低或太高都不能进行纺丝。只有在50%~70%之间变化时才可以纺出纤维丝,从纤维形貌方面进行考虑,电纺的合适溶液浓度为55%~60%左右。PEO/TEOS质量比很低时,不能进行纺丝,当质量比增大到一定值时纺丝行为才能发生。随着质量比提高,纤维直径变大,颗粒的形状也由球形变化到纺锤形,考虑到SiO2纤维的含量和纺丝效果的双重影响,确定质量比为2%~5%时是合适的质量比参数。随着电压的增大,纺丝纤维直径明显减小,珠粒的数量增加。这说明改善纺丝效果的电压在一定范围中,超过此范围,电压的提高将增加纤维的缺陷。因此综合考虑,确定28~35kV为合适的纺丝电压参数。800℃以上加热2h静电纺丝纤维可制备出二氧化硅的超细纤维,当共混溶液中PEO含量较低时,热处理后纤维仍保持了良好的纤维形貌且直径较之前无明显变化。 另外,通过对传统的电纺定向纤维收集装置的分析和研究,在大量的实验基础上,利用本课题组的定向纤维收集装置可以收集到大量的定向二氧化硅超细纤维,目前关于定向二氧化硅超细纤维的研究还未见报导。