一種復(fù)合纖維及聚合物基柔性復(fù)合薄膜及其制備方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種復(fù)合纖維及聚合物基柔性復(fù)合薄膜及其制備方法。所述復(fù)合纖維及聚合物基柔性復(fù)合薄膜包括復(fù)合纖維和聚合物基體，所述復(fù)合纖維的體積百分含量為1%～30%；所述復(fù)合纖維由氧化物纖維和嵌入于氧化物纖維中的陶瓷顆粒和/或金屬顆粒組成；所述聚合物基體為聚偏氟乙烯、環(huán)氧樹脂、聚偏氟乙烯-三氟乙烯、聚丙烯、聚對苯二甲酸乙二酯和聚酰亞胺中至少一種。本發(fā)明將復(fù)合纖維與聚合物基體在進行復(fù)合，由于在復(fù)合纖維內(nèi)部引入的額外極化，可以在較低的添加量的情況下使聚合物基復(fù)合薄膜得到較高的介電常數(shù)，從而在滿足復(fù)合材料介電性能要求的同時最大限度的維持了聚合物薄膜原有的機械柔性等相關(guān)性能。
【專利說明】一種復(fù)合纖維及聚合物基柔性復(fù)合薄膜及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種復(fù)合纖維及聚合物基柔性復(fù)合薄膜及其制備方法，屬于電子復(fù)合材料制備【技術(shù)領(lǐng)域】。
【背景技術(shù)】
[0002]作為重要的基礎(chǔ)電子元件，電容器占據(jù)了電子元件市場的40%以上份額，2011年全球的電子元件產(chǎn)值超過了 150億美元，在電介質(zhì)材料領(lǐng)域，隨著近年來電子設(shè)備發(fā)展的日新月異，廣泛使用的電容器向高儲能、小型化以及有利于環(huán)保的方向發(fā)展。傳統(tǒng)的高介電常數(shù)電介質(zhì)材料是無機陶瓷材料，盡管陶瓷電介質(zhì)材料具有非常優(yōu)異的介電性能，但是其在制備過程需要高溫燒結(jié)，無法應(yīng)用在有機基板或印刷電路板(PCB)上，存在著脆性大、加工溫度較高、損耗大等弊端，面對產(chǎn)品的小型化、輕型化發(fā)展趨勢，單獨的無機陶瓷高電容介電材料已經(jīng)很難滿足要求。聚合物材料由于易于加工、柔性好、重量輕、與有機基材和印刷電路板相容性好、可以制成大面積的膜等優(yōu)點，被廣泛應(yīng)用在電介質(zhì)材料中。具有輕質(zhì)、易加工、低成本和良好機械性能等優(yōu)點的高介電常數(shù)聚合物基復(fù)合材料正受到世界廣泛地關(guān)注。它們在電氣工程領(lǐng)域，既可用作高儲能密度電容器的介質(zhì)材料，也可用作高壓電纜均化電場的應(yīng)力錐材料。特別是其柔韌性以及和有機電路板的相容性的特點，聚合物基復(fù)合薄膜在嵌入式封裝技術(shù)以及對應(yīng)嵌入式電路板方面良好的應(yīng)用。而除開作為電子元件在嵌入式封裝方面的應(yīng)用，近年來，隨著國家智能電網(wǎng)的發(fā)展和新能源領(lǐng)域的推動，對高功率、大容量的電容器的需求也在不斷增加，在新能源發(fā)電、電力傳輸?shù)刃履茉搭I(lǐng)域都有大量的需求，而聚合物基復(fù)合薄膜由于其較高的擊穿場強，能夠在高壓環(huán)境中使用的特點也成為高功率元件的重要使用材料。而針對于聚合物本身，其具有良好的機械柔性以及高的擊穿場強，但是本身的介電常數(shù)過低(一般為2~3)，對元件本身的微型化以及儲能密度的提高都有限制，向聚合物基體中添加高介電陶瓷納米粒子或者導(dǎo)電組分可以是介電常數(shù)得到有效提升，但是由于無機組分的大量引入，又會損傷聚合物的機械性能以及擊穿場強，因此如何在不改變聚合物本身原來的柔性與擊穿性能的前提下盡量提高其介電常數(shù)成為聚合物基復(fù)合材料的研究重點與熱點。
`[0003]目前在聚合物基復(fù)合材料研究工作方面已有大量進展，Liang等人將BaTiO3顆粒同雙酚進行復(fù)合，發(fā)現(xiàn)在1ΜΗζ、298Κ的條件下，隨著BaTiO3的含量增加，復(fù)合材料的介電常數(shù)增加，BaTiO3的含量達到60%時，復(fù)合材料的介電常數(shù)達到15。xie等人BaTiO3將同聚酰亞胺進行復(fù)合，在ΙΟΚΗζ、室溫下條件下，當BaTiO3含量達到50%時，得到復(fù)合材料的介電常數(shù)為35。Song Yu等人將BaTiO3的納米纖維同聚偏氟乙烯進行復(fù)合可以在無機添加的體積分數(shù)在12%達到30%。除開上述采用高介電陶瓷與聚合物復(fù)合之外，黨智敏等人采用碳纖維、金屬Ni顆粒等導(dǎo)電組分與聚偏氟乙烯(PVDF)基體進行復(fù)合，利用導(dǎo)電顆粒在絕緣基體內(nèi)的滲流效應(yīng)顯著地提高了復(fù)合材料的介電常數(shù)。從目前的一些研究來看，對于陶瓷顆粒同聚合物復(fù)合可以提高聚合物的介電常數(shù)，但是需要較高的無機添加量才能得到明顯提升的介電常數(shù)(一般體積分數(shù)大于50%)，這樣導(dǎo)致聚合物的機械柔性大大降低，由于無機組分加入過多引起的缺陷也會是擊穿場強大大降低。而對于添加導(dǎo)電組分而言，可以在較小的添加量下得到較高的介電常數(shù)，但是導(dǎo)電組分會產(chǎn)生過高的介電損耗，并且一旦導(dǎo)電組分含量超過滲流閾值，將會使復(fù)合材料由絕緣體變?yōu)閷?dǎo)體。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的是提供一種復(fù)合纖維及聚合物基柔性復(fù)合薄膜及其制備方法，本發(fā)明通過向聚合物基體中添加復(fù)合纖維來實現(xiàn)在較低的無機添加量下獲得具有較高介電常數(shù)的聚合物基復(fù)合材料，從而使聚合物本身的相關(guān)性能不受到陶瓷粒子的添加而產(chǎn)生的影響。
[0005]本發(fā)明所提供的一種復(fù)合纖維及聚合物基柔性復(fù)合薄膜，其包括復(fù)合纖維和聚合物基體，所述復(fù)合纖維的體積百分含量為1%~30% ；
[0006]所述復(fù)合纖維由氧化物纖維和嵌入于氧化物纖維中的陶瓷顆粒和/或金屬顆粒組成；
[0007]所述聚合物基體可為聚偏氟乙烯(PVDF)、環(huán)氧樹脂(Epoxy，EP)、聚偏氟乙烯-三氟乙烯(P (VDF_TRFE))、聚丙烯(PP)、聚對苯二甲酸乙二酯(PET)和聚酰亞胺(PI)中至少一種。
[0008]所述的柔性復(fù)合薄膜中，所述氧化物纖維可為二氧化鈦纖維、氧化硅纖維或氧化鋁纖維；
[0009]所述陶瓷顆?？蔀锽aTiO3或BaxSivxTiO3，其中，x可為0.1~0.8之間的數(shù)；
[0010]所述金屬顆?？蔀锳l顆?；駻g顆粒。
[0011]所述的柔性復(fù)合薄膜中，所述復(fù)合纖維中，所述陶瓷顆粒和/或所述金屬顆粒的體積百分含量可為1%~70%，具體可為33.3%~50%、33.3%或50% ；
[0012]所述陶瓷顆粒和/或所述金屬顆粒的粒徑可為1Onm~1OOnm,如50nm。
[0013]所述的柔性復(fù)合薄膜中，所述復(fù)合纖維的直徑可為1OOnm~1 μ m，如400nm~500nm、400nm或500nm,所述復(fù)合纖維的長度可為1 μ m~1mm,如100 μ m ；
[0014]所述柔性復(fù)合薄膜的厚度可為1μ m~100 μ m,如16 μ m。
[0015]所述的柔性復(fù)合薄膜中，所述復(fù)合纖維的表面還包覆有多巴胺膜層；
[0016]所述多巴胺膜層的厚度可為1~1Onm,如3nm。
[0017]所述的柔性復(fù)合薄膜中，所述復(fù)合纖維的體積百分含量具體可為1.3%~11.4%、
1.3%、3%、4.1%、7.4% 或 11.4%。
[0018]本發(fā)明還提供了所述柔性復(fù)合薄膜的制備方法，包括如下步驟:
[0019](1)將鈦酸四丁酯、硅酸四乙酯或鋁酸三異丙酯溶于有機溶劑I中得到溶膠；將所述陶瓷顆粒和/或所述金屬顆粒加入至所述溶膠中，得到紡絲前驅(qū)體溶膠；
[0020](2)將所述紡絲前驅(qū)體溶膠進行靜電紡絲，得到復(fù)合纖維的前驅(qū)體；
[0021](3)將所述復(fù)合纖維的前驅(qū)體在450~550°C的條件下進行煅燒，得到所述復(fù)合纖維；
[0022](4)將所述復(fù)合纖維分散于有機溶劑II中得到懸浮液，向所述懸浮液中加入所述聚合物基體得到混合液；所述混合液經(jīng)流延法制膜，即得到所述柔性復(fù)合薄膜。
[0023]所述的制備方法中，所述有機溶劑I可為乙醇、N，N-二甲基甲酰胺、乙二醇單甲醚、正戊烷和二甲苯中至少一種；
[0024]所述有機溶劑II可為N，N-二甲基甲酰胺、正戊烷、乙二醇單甲醚和二甲苯中至少一種。
[0025]所述的制備方法中，步驟(1)中，所述方法還包括向所述紡絲前驅(qū)體溶膠中加入聚乙烯吡咯烷酮的步驟，所述聚乙烯吡咯烷酮的添加量為0.02~0.08g/ml所述紡絲前驅(qū)體溶膠，如所述聚乙烯吡咯烷酮的添加量為0.04g/ml所述紡絲前驅(qū)體溶膠。
[0026]所述的制備方法中，步驟(2)中，所述靜電紡絲可在0.5-2kV/cm的電場下進行，如在1.3kV/cm的電場下進行。
[0027]所述的制備方法中，步驟(3)中，所述煅燒的時間可為I小時~3小時，如2小時；所述煅燒的溫度具體可為450°C或500°C。
[0028]所述的制備方法中，步驟(4)之后，所述方法還包括在40~80°C的條件下對所述柔性復(fù)合薄膜進行干燥的步驟。
[0029]所述的制備方法中，步驟(4)之前，所述方法還包括在所述復(fù)合物纖維的表面包覆所述多巴胺膜層的步驟:將所述復(fù)合纖維分散于多巴胺水溶液中，在60°C下攪拌10h，經(jīng)離心后再用去離子水和乙醇洗滌后即得；所述多巴胺水溶液的摩爾濃度可為0.0Olmol/L~0.01mol/L,如 0.01mol/L。
[0030]本發(fā)明制備的柔性復(fù)合薄膜在測試電壓為IV、頻率為IOOHz的條件下的介電常數(shù)可達12~45。
[0031]本發(fā)明通過將一些具有較高介電常數(shù)的陶瓷顆粒嵌入到介電常數(shù)相對較低的氧化物當中，陶瓷納米顆粒在納米的氧化物纖維中由于形成了聯(lián)通的界面拓撲結(jié)構(gòu)，從而可使介電常數(shù)得到極大地提升，可以實現(xiàn)在較低的無機添加量的條件下使聚合物基體的介電常數(shù)得到明顯的提升。由于在填料內(nèi)部引入了額外的界面極化，所以在相同的體積添加量的條件下可以得到更高的介電常數(shù)，從而大大降低為滿足復(fù)合材料介電常數(shù)要求而所需要的無機添加含量，從而基本上不會對聚合物基體的機械柔性與擊穿場強產(chǎn)生影響。如本發(fā)明所制備的BaTiO3納米顆粒/TiO2納米纖維復(fù)合纖維與聚偏氟乙烯復(fù)合薄膜在復(fù)合纖維體積含量為10%時介電常數(shù)可以達到41，在原本PVDF的基礎(chǔ)上提升了近300%，明顯高出同等條件下目前所制備的復(fù)合材料的性能，因此本發(fā)明的復(fù)合薄膜具有優(yōu)異的介電性能以及機械性能。
[0032]本發(fā)明具有如下有效效果:
[0033]本發(fā)明將陶瓷納米顆粒限制在復(fù)合納米纖維中，從而在纖維中顆粒與顆粒之間會形成聯(lián)通的內(nèi)界面，為空間電荷提供移動的通道，從而產(chǎn)生較強的空間電荷極化，使介電常數(shù)增加。這樣將復(fù)合纖維與聚合物基體在進行復(fù)合，由于在復(fù)合纖維內(nèi)部引入的額外極化，可以在較低的添加量的情況下使聚合物基復(fù)合薄膜得到較高的介電常數(shù)，從而在滿足復(fù)合材料介電性能要求的同時最大限度的維持了聚合物薄膜原有的機械柔性等相關(guān)性能。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0034]圖1為實施例1中通過靜電紡絲法制備的復(fù)合纖維的掃描電鏡圖片。
[0035]圖2為實施例2中通過靜電紡絲法制備的復(fù)合纖維的掃描電鏡圖片。
[0036]圖3為實施例3中包覆多巴胺膜層之后復(fù)合纖維的高分辨投射電鏡圖片。[0037]圖4為實施例3中PVDF和復(fù)合纖維混合以后流延制備的薄膜表面的掃面電鏡圖片。
[0038]圖5為實施例3、4、5、6和7制備的5種復(fù)合薄膜的介電常數(shù)隨頻率的變化關(guān)系(測試電壓為IV)。
[0039]圖6為實施例3、4、5、6和7制備的5種復(fù)合薄膜的介電損耗隨頻率的變化關(guān)系(測試電壓為IV)。
[0040]圖7為實施例3、4、5、6和7制備的5種復(fù)合薄膜的介電損常數(shù)隨復(fù)合纖維添加的體積分數(shù)的變化關(guān)系(測試電壓為IV，頻率為100Hz)。
【具體實施方式】
[0041 ] 下述實施例中所使用的實驗方法如無特殊說明，均為常規(guī)方法。
[0042]下述實施例中所用的材料、試劑等，如無特殊說明，均可從商業(yè)途徑得到。
[0043]下述實施例中投料量是通過質(zhì)量分數(shù)來添加，然后再根據(jù)復(fù)合薄膜中聚合物和復(fù)合纖維的密度分別得到聚合物和復(fù)合纖維所占的體積，再得到復(fù)合纖維的體積分數(shù)。
[0044]實施例1、制備復(fù)合纖維
[0045]稱取量取2ml鈦酸四丁酯和4ml乙酰丙酮按順序滴加入4ml乙醇中，并且攪拌至均勻穩(wěn)定狀態(tài)，再加入Ig鈦酸鋇(BaTiO3)顆粒(粒徑為50nm)繼續(xù)攪拌至均勻穩(wěn)定狀態(tài)，然后加入0.4g PVP (添加量為0.04g/ml溶膠，用來調(diào)節(jié)溶膠的粘度到適合紡絲的粘度值)，攪拌2h形成穩(wěn)定的溶膠，將溶膠轉(zhuǎn)移到注射器中進行靜電紡絲，靜電紡絲在1.3kV/cm的電場下進行，通過滾筒收集的方式得到靜電紡絲的纖維在500°C下煅燒2h，得到復(fù)合纖維(密度為 5g/cm3)。`
[0046]本實施例得到的復(fù)合纖維形貌的掃描電鏡圖如圖1所示，其中，圖1 (a)中的標尺為2 μ m，圖1 (b)中的標尺為I μ m，由該圖可得知，本實施例制備的復(fù)合纖維的直徑為500nm,長度為 100 μ m。
[0047]本實施例得到的復(fù)合纖維中，BaTiO3顆粒的體積百分含量為50%。
[0048]實施例2、制備復(fù)合纖維
[0049]稱取量取2ml鈦酸四丁酯和4ml乙酰丙酮按順序滴加入4ml乙醇中，并且攪拌至均勻穩(wěn)定狀態(tài)，再加入0.5g鈦酸鋇(BaTiO3)顆粒(粒徑為50nm)繼續(xù)攪拌至均勻穩(wěn)定狀態(tài)，然后加入0.4g PVP (添加量為0.04g/ml溶膠)攪拌2h形成穩(wěn)定的溶膠，將溶膠轉(zhuǎn)移到注射器中進行靜電紡絲，靜電紡絲在1.3kV/cm的電場下進行，通過滾筒收集的方式得到靜電紡絲的纖維在450°C下煅燒2h，得到復(fù)合纖維。
[0050]本實施例得到的復(fù)合纖維形貌的掃描電鏡圖如圖2所示，其中，圖2 Ca)中的標尺為2μ--，圖2 (b)中的標尺為Ιμπ?，由該圖可得知，本實施例制備的復(fù)合纖維的直徑為400nm,長度為 100 μ m。
[0051]本實施例得到的復(fù)合纖維中，BaTiO3顆粒的體積百分含量為33.3%。
[0052]實施例3、制備柔性復(fù)合薄膜
[0053]取實施例1制備的復(fù)合纖維0.2g置于50ml的0.01mol/L多巴胺水溶液中，在60°C下攪拌10h，經(jīng)過離心，乙醇洗滌后在60°C下干燥5h。量取3.5mlDMF溶劑，加入0.018g經(jīng)上述處理的復(fù)合纖維，超聲30min，再加入0.332g的PVDF (密度為1.2g/cm3)，攪拌5h至均勻穩(wěn)定狀態(tài)，再將混合液進行流延，50°C下干燥2h后，即可得到薄膜。
[0054]本實施例中，多巴胺包覆以后的復(fù)合纖維的高分辨電鏡圖片如圖3所示，由圖可以看出，包覆的多巴胺膜層的厚度為3nm。
[0055]本實施例制備的復(fù)合薄膜的表面掃描電鏡圖片如圖4所示，由圖可得知，復(fù)合薄膜的厚度為16 μ m。
[0056]本實施例制備的復(fù)合薄膜中，復(fù)合纖維的體積百分含量為1.3%。
[0057]本實施例制備的復(fù)合薄膜的介電常數(shù)與頻率的關(guān)系如圖5所示，介電損耗與頻率的關(guān)系如圖6所不。
[0058]實施例4、制備柔性復(fù)合薄膜
[0059]取實施例1制備的復(fù)合纖維0.2g置于50ml的0.01mol/L多巴胺水溶液中，在60°C下攪拌10h，經(jīng)過離心，乙醇洗滌進行干燥處理。量取3.5mlDMF溶劑，加入0.039g經(jīng)上述處理的復(fù)合纖維，超聲30min,再加入0.311g的PVDF,攪拌5h至均勻穩(wěn)定狀態(tài),再將混合液進行流延，50°C下干燥2h后，即可得到復(fù)合薄膜。
[0060]本實施例制備的復(fù)合薄膜的厚度為16 μ m。
[0061]本實施例制備的復(fù)合薄膜中，復(fù)合纖維的體積百分含量為3%。
[0062]本實施例制備的復(fù)合薄膜的介電常數(shù)與頻率的關(guān)系如圖5所示，介電損耗與頻率的關(guān)系如圖6所不。
[0063]實施例5、制備柔性`復(fù)合薄膜
[0064]取實施例1制備的復(fù)合纖維0.2g置于50ml的0.01mol/L多巴胺水溶液中，在60°C下攪拌10h，經(jīng)過離心，乙醇洗滌進行干燥處理。量取3.5mlDMF溶劑，加入0.053g經(jīng)上述處理的復(fù)合纖維，超聲30min,再加入0.297g的PVDF,攪拌5h至均勻穩(wěn)定狀態(tài),再將混合液進行流延，50°C下干燥2h后，即可得到復(fù)合薄膜。
[0065]本實施例制備的復(fù)合薄膜的厚度為16 μ m。
[0066]本實施例制備的復(fù)合薄膜中，復(fù)合纖維的體積百分含量為4.1%。
[0067]本實施例制備的復(fù)合薄膜的介電常數(shù)與頻率的關(guān)系如圖5所示，介電損耗與頻率的關(guān)系如圖6所不。
[0068]實施例6、制備柔性復(fù)合薄膜
[0069]取實施例1制備的復(fù)合纖維0.2g置于50ml的0.01mol/L多巴胺水溶液中，在60°C下攪拌10h，經(jīng)過離心，乙醇洗滌進行干燥處理。量取3.5mlDMF溶劑，加入0.087g經(jīng)上述處理的復(fù)合纖維，超聲30min,再加入0.263g的PVDF,攪拌5h至均勻穩(wěn)定狀態(tài),再將混合液進行流延，50°C下干燥2h后，即可得到復(fù)合薄膜。
[0070]本實施例制備的復(fù)合薄膜的厚度為16 μ m。
[0071]本實施例制備的復(fù)合薄膜中，復(fù)合纖維的體積百分含量為7.4%。
[0072]本實施例制備的復(fù)合薄膜的介電常數(shù)與頻率的關(guān)系如圖5所示，介電損耗與頻率的關(guān)系如圖6所不。
[0073]實施例7、制備柔性復(fù)合薄膜
[0074]取實施例1制備的復(fù)合纖維0.2g置于50ml的0.01mol/L多巴胺水溶液中，在60°C下攪拌10h，經(jīng)過離心，乙醇洗滌進行干燥處理。量取3.5mlDMF溶劑，加入0.122g經(jīng)上述處理的復(fù)合纖維，超聲30min,再加入0228g的PVDF,攪拌5h至均勻穩(wěn)定狀態(tài),再將混合液進行留言，50°C下干燥2h后，即可得到復(fù)合薄膜。
[0075]本實施例制備的復(fù)合薄膜的厚度為16 μ m。
[0076]本實施例制備的復(fù)合薄膜中，復(fù)合纖維的體積百分含量為11.4%%。
[0077]本實施例制備的復(fù)合薄膜的介電常數(shù)與頻率的關(guān)系如圖5所示，介電損耗與頻率的關(guān)系如圖6所不。
[0078]由圖5可以看出，通過向PVDF基體中添加BaTiO3和TiO2復(fù)合纖維可以在較低的添加量下顯著提升基體的介電常數(shù)，當復(fù)合纖維的體積添加量達到11.4%時，可以使基體的介電常數(shù)提升超過300%。
[0079]由圖6可以看出，在復(fù)合薄膜中，盡管介電常數(shù)有較大的提升，但介電損耗依然維持在較低的水平。
[0080]圖7為實施例3、4、5、6和7制備的5種復(fù)合薄膜的介電損常數(shù)隨復(fù)合纖維添加的體積分數(shù)的變化關(guān)系(測試電壓為IV，頻率為100Hz)，由圖可以看出，復(fù)合薄膜的介電常數(shù)隨著復(fù)合纖維的體 積添加量的增加而提升，并且提升速度較快。
【權(quán)利要求】
1.一種復(fù)合纖維及聚合物基柔性復(fù)合薄膜，其特征在于:所述柔性復(fù)合薄膜包括復(fù)合纖維和聚合物基體，所述復(fù)合纖維的體積百分含量為1%~30% ； 所述復(fù)合纖維由氧化物纖維和嵌入于氧化物纖維中的陶瓷顆粒和/或金屬顆粒組成； 所述聚合物基體為聚偏氟乙烯、環(huán)氧樹脂、聚偏氟乙烯-三氟乙烯、聚丙烯、聚對苯二甲酸乙二酯和聚酰亞胺中至少一種。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的柔性復(fù)合薄膜，其特征在于:所述氧化物纖維為二氧化鈦纖維、氧化硅纖維或氧化鋁纖維； 所述陶瓷顆粒為BaTiO3或BaxSr1-JiO3,其中，x為0.1~0.8之間的數(shù)； 所述金屬顆粒為Al顆?；駻g顆粒。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的柔性復(fù)合薄膜，其特征在于:所述復(fù)合纖維中，所述陶瓷顆粒和/或所述金屬顆粒的體積百分含量為1%~70% ； 所述陶瓷顆粒和/或所述金屬顆粒的粒徑為IOnm~lOOnm。
4.根據(jù)權(quán)利要求1-3中任一項所述的柔性復(fù)合薄膜，其特征在于:所述復(fù)合纖維的直徑為IOOnm~I μ m,所述復(fù)合纖維的長度為I μ m~Imm ； 所述柔性復(fù)合薄膜的厚度為I μ m~100 μ m。
5.根據(jù)權(quán)利要求1-4中任一項所述的柔性復(fù)合薄膜，其特征在于:所述復(fù)合纖維的表面還包覆有多巴胺膜層；· 所述多巴胺膜層的厚度為Inm~10nm。
6.權(quán)利要求1-5中任一項所述柔性復(fù)合薄膜的制備方法，包括如下步驟: (1)將鈦酸四丁酯、硅酸四乙酯或鋁酸三異丙酯溶于有機溶劑I中得到溶膠；將所述陶瓷顆粒和/或所述金屬顆粒加入至所述溶膠中，得到紡絲前驅(qū)體溶膠； (2)將所述紡絲前驅(qū)體溶膠進行靜電紡絲，得到復(fù)合纖維的前驅(qū)體； (3)將所述復(fù)合纖維的前驅(qū)體在450~550°C的條件下進行煅燒，得到所述復(fù)合纖維； (4)將所述復(fù)合纖維分散于有機溶劑II中得到懸浮液，向所述懸浮液中加入所述聚合物基體得到混合液；所述混合液經(jīng)流延法制膜，即得到所述柔性復(fù)合薄膜。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的制備方法，其特征在于:所述有機溶劑I為乙醇、N，N-二甲基甲酰胺、乙二醇單甲醚、正戊烷和二甲苯中至少一種； 所述有機溶劑II為二甲基甲酰胺、乙二醇單甲醚、正戊烷和二甲苯中至少一種。
8.根據(jù)權(quán)利要求6或7所述的制備方法，其特征在于:步驟(2)中，所述靜電紡絲在0.5~2kV/cm的電場下進行； 步驟(3)中，所述煅燒的時間為I小時~3小時。
9.根據(jù)權(quán)利要求6-8中任一項所述的制備方法，其特征在于:步驟(4)之后，所述方法還包括在40~80°C的條件下對所述柔性復(fù)合薄膜進行干燥的步驟。
10.根據(jù)權(quán)利要求6-9中任一項所述的制備方法，其特征在于:步驟(4)之前，所述方法還包括在所述復(fù)合物纖維的表面包覆所述多巴胺膜層的步驟:將所述復(fù)合纖維分散于多巴胺水溶液中，攪拌后經(jīng)離心即得。
【文檔編號】D01F9/08GK103709565SQ201310737522
【公開日】2014年4月9日 申請日期:2013年12月26日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月26日
【發(fā)明者】沈洋, 張鑫, 南策文, 林元華 申請人:清華大學(xué)