静电纺PMMA/SiO_2复合纤维结构形态的优化

将接枝交联结构不同的二氧化硅/聚甲基丙烯酸甲酯(SiO2/PMMA)复合材料与PMMA树脂混合后,溶于N,N-二甲基甲酰胺(DMF)溶剂中制成高分子溶液,再通过静电纺丝技术制备相应的复合纤维。通过3D-POM、SEM、TEM等技术考察了电纺工艺和配方对复合纤维结构形态的影响。研究结果表明,SiO2接枝率为484.4%的简单接枝SiO2/PMMA/DMF高分子溶液具有较好的可纺性,在优化条件下制得的亚微米级PMMA/SiO2复合纤维形貌规整,表面平滑,直径和SiO2含量在较大范围内可调,SiO2在纤维内分散均匀稳定、且这种高分散性不受纤维直径和SiO2含量的影响。

高分散性SiO_2/PMMA复合材料的制备与表征——SiO_2在纤维内的分散

将复杂接枝(接枝率为1540.3%)、简单接枝(接枝率为484.4%)和未接枝3种具有不同接枝交联结构的SiO2/聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)复合材料作为无机预分散母料,通过与PMMA树脂的溶液共混,制得一系列PMMA/SiO2/N,N-二甲基甲酰胺(DMF)高分子溶液,再将其应用于静电纺丝制备相应的电纺复合纤维.发现,只有简单接枝复合材料所制共混高分子溶液具有较好的可纺性,且通过纺丝工艺和配方的改变,即可较方便地调控电纺纤维的尺寸和SiO2含量.进一步通过粒度分析(DLS)、扫描电镜(SEM)和透射电镜(TEM)考察SiO2在高分子溶液和电纺复合纤维内的分散状态;通过超声水洗、氢氟酸刻蚀并结合马弗炉锻烧实验,定量评估SiO2在电纺复合纤维体系各部分中的分布情况.结果表明,通过上述简单过程,即可较方便地实现绝大部分简单接枝SiO2在PMMA/DMF高分子溶液和PMMA电纺纤维内初级粒子形式的高度均匀稳定分散.

高分散性SiO_2/PMMA复合材料的制备与表征--稀释分散性

以高无机含量SiO2/聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)接枝复合材料为预分散母料,与PMMA树脂进行熔融共混,制得低无机含量的SiO2/PMMA复合材料.通过切片透射电镜(TEM)观察熔融共混过程中预分散母料内堆积SiO2粒子分散状态的演化.发现预分散母料接枝状态对其影响最为显著,不经接枝修饰的SiO2粒子经熔融共混后,不可避免地会在熔体中产生大量亚微米级的立体团聚体;复杂接枝预分散母料内构成以SiO2粒子为交联点的立体交联结构,其中的堆积SiO2粒子不能在剪切场中得到有效解离和释放;只有在使用简单接枝预分散母料时,基体高分子链才能不断地渗透扩散进入预分散母料内,而预分散母料可被不断地溶胀和撕裂,因而其中的堆积SiO2才可不断地向基体相迁移和扩散,并最终在整个复合材料内实现初级粒子形式的高度均匀稳定分散.