静电纺丝是当前制造纳米纤维的最主要的方法之一,是近年来国内外研究的热点,但当前国内研究主要停留在基础研究上,应用开发研究还相对匮乏,而且研究的主体在单轴静电纺丝上,鲜有共轴静电纺丝的报道。本项目将采用共轴静电纺丝技术制备一系列"皮-芯"型聚合物纳米复合纤维,并细致研究共轴静电纺丝的工艺条件及影响规律,通过对纺丝材料的选择使构成该聚合物纤维的壳层具有较低熔融温度,而芯层又具有较高的熔融温度。然后通过控制加工温度使其处于纳米复合纤维芯质和表层材料的熔融温度之间,直接模压成型得到含纳米纤维分散相的聚合物合金,并详细考察复合纤维的结构和聚合物合金性能之间的关系。本项目一方面对共轴静电纺丝技术进行细致研究,有望为该技术的推广提供基础性积累;另一方面也为静电纺丝技术在聚合物中的应用提供了一条新途径,通过制备温度梯度型纤维来构筑具有均匀纳米分散相的聚合物合金。
本项目在聚合物共轴静电纺丝技术上取得突破,成功制备了两种具有皮芯结构纳米复合纤维,并通过复合纤维的模压加工,一步制备了具有纳米纤维增强相的复合材料,提供了一类制备复合物材料的新方法。环氧/尼龙6共轴纺丝的研究结果表明,当内层尼龙6/三氟乙醇溶液浓度为2wt%-10wt%,推进速率为0.3ml/h,外层环氧树脂/丙二醇单甲醚溶液浓度为28wt%,推进速率为3ml/h,可制备具有皮/芯结构的环氧/尼龙6复合纤维,并且随着芯层尼龙6溶液浓度的增加,复合纤维直径增加。聚甲基丙烯酸甲酯/尼龙6共轴纺丝的研究结果表明,采用三氟乙醇作为二者共纺的溶剂,外层聚甲基丙烯酸甲酯溶液浓度在20wt%,推进速率为5ml/h,内层尼龙6溶液浓度在0.6-4wt%,推进速率为0.1-0.7ml/h,可得到具有皮/芯结构的复合纤维。控制加工温度为185oC,聚甲基丙烯酸甲酯/尼龙6复合纤维能够模压成型得到尼龙6纳米纤维增强的聚甲基丙烯酸甲酯复合材料。和纯的聚甲基丙烯酸甲酯相比,该复合材料的力学性能明显提高,热性能和透光性基本不变,因而在建筑材料领域具有广阔的应用前景。