[发明专利]一种通过多巴胺制备表面镀银电纺纤维的方法

说明书

技术领域

本发明属于制备导电复合材料领域，具体涉及一种在各种尺寸纤维状材料表面还原银的方法，尤其涉及在还原剂存在的条件下通过多巴胺表面功能化制备表面镀银复合电纺纤维的方法。

背景技术

基体/金属复合材料是电子工业、国防工业的重要原料。基体/金属复合材料是一种核心为高分子陶瓷等非金属或者其他金属、表面为金属的核壳式复合材料，它可赋予基体特殊的电，磁、光学性能以及抗氧化和耐老化性能，还可改善粉末与金属的润湿性。而与粒状材料相比纤维状材料可以大大降低填料逾渗阀值，减少填充量提高机械性能。本专利将具体涉及一种可在大多数非金属材料以及金属材料表面进行有效改性的方法，主要以电纺二氧化硅纤维为实例。

由静电纺丝方法制备纳米/亚微米纤维与其他获取纳米纤维的方法相比．静电纺丝法具有设备筒单、成本低廉、操作容易以及高效等优点，所以它是制备大量聚合物连续纳米纤维最有效的方法。用静电纺丝法制备的纤维直径小，纤维的无规排布所形成的无纺布是一种含有大量微孔的多孔膜材料，具有很大的比表面积。纤维的表观形态也受到各种条件的影响，包括聚合物的溶液性质如浓度、粘度、电导率，以及纺丝条件如电场强度、喷丝头直径、溶液流速等。因此可以通过控制改变聚合物组成和调节电纺过程参数来获得形态各异的纳米纤维膜，以满足材料的力学、生物学等性能要求。这种多孔韧性较强的纳米纤维材料在吸附与过滤、防护服、药物缓释、生物组织工程等诸多领域具有潜在的和实际应用。

电纺二氧化硅纤维是一种性能优异的无机非金属材料，具有绝缘性好、耐热性强、抗腐蚀性好，机械强度高的优点，可应用于复合材料中的增强材料，电绝缘材料和绝热保温材料，电路基板等领域。它是利用PVP（聚乙烯吡咯烷酮）作为载体与TEOS（正硅酸乙酯）共纺，经热处理TEOS脱水缩合再进一步升温分解PVP等工艺制造成的，其单丝的直径为几百纳米到几十个微米，连续纤维无规排布形成无纺布，通过控制改变聚合物组成和调节电纺过程参数可获得形态各异的纤维膜，得到满足不同力学、光学等性能要求的材料。

在过去的几十年中，科学家们对基体表面金属化的各种方法进行了探索和研究，其中方法包括机械混合法，Sol-gel法等等。这些方法对于粉体表面改性有不同的缺陷，例如机械混合法混合不均、Sel-gel法在还原金属氧化物时晶粒容易长大等。因此在该发明中选用化学镀的方法。

目前，已有研究表明多巴胺可以作为一种有效物质帮助银的金属化。多巴胺可以在多种聚合物表面进行黏附，且粘结性能优异，过程简单易行。此种方法源于贝壳类动物分泌的蛋白质物质可以有效地粘结在物体的湿表面，已有科学家对此现象的原理进行研究。研究结果表明，贝壳类动物所分泌出的蛋白质物质中的二羟基苯丙氨酸（DOPA）在其中起到主要作用，并证明多巴胺可以在各种有机或无机基体表面粘结良好，粘结性能与基体无关，且可在基体表面作为有效的平台进行金属或其他单体的进一步接枝。在专利CN201010120058.1中通过将沉积有多巴胺的玻璃微珠置于银氨溶液中在分散剂聚乙烯吡咯烷酮（PVP）存在下预处理10分钟，再浸泡于银氨溶液中加入还原剂葡萄糖室温反应1-60分钟，得到表面覆盖有金属银的玻璃微珠。但此方法需要预处理，且需要添加分散剂，沉积在玻璃微珠表面银粒子粒径大，在曲率较大的纳米纤维表面不能实现连续沉积。

发明内容

本发明的目的在于解决现有制备表面包覆银的微纳米复合纤维技术中存在的不足，而提供一种通过多巴胺表面修饰制备表面包覆有银的复合电纺纤维的方法。本发明所提供的方法操作简便、耗时短，所制备的微纳米复合纤维的包覆性能以及导电性能好。

本发明采用电纺纤维作为基体，通过在碱性条件下将多巴胺沉积在基体表面之后，将用聚多巴胺表面功能化的基体置于银镀液中，加入还原剂葡萄糖溶液，制备包覆性能良好、具有导电性能的基体/银复合电纺纤维，具体步骤如下：

一种通过多巴胺制备表面镀银电纺纤维的方法，其特征在于，包括以下步骤：

1）利用静电纺丝方法制备基体纤维；

2）将基体在乙醇溶液中超声波分散后，将其置于浓度为0.5～4g/L，pH为6.0～10.0的多巴胺溶液中，以30～100转/min的搅拌速率搅拌2～48h，得到表面沉积有聚多巴胺的基体；

3）将质量浓度为3～30g/L的硝酸银溶液用氨水滴定至沉淀刚好消失时，配置得到银镀液；