基于多巴胺聚合制备硅酸盐/银复合导电纳米纤维的研究

高导电性填料是电磁屏蔽材料的关键原材料，具有广阔的应用前景和市场需求，但核心技术被少数国外厂商垄断。本研究提出了通过多巴胺(Dopamine)聚合在硅酸盐纳米纤维表面引入功能基团实现表面功能化修饰，利用表面含氮基团与银离子的络合吸附作用，进而通过化学还原在纳米纤维表面实现银纳米粒子沉积和包覆的新思路。由于聚多巴胺与纳米纤维基体和银层之间强作用力起到的"桥梁"作用，银层与纳米纤维基体的结合力得到提高。与传统球形微米填料体系相比，硅酸盐纤维的纳米尺寸效应和高长径比使得纤维之间易产生"搭接"，具有较低的逾渗值，更容易形成导电网络，能够降低用量。硅酸盐纳米纤维的增强能力也使得所制备的硅酸盐/银纳米复合纤维兼具增强和导电的功能，从而可以使制备的电磁屏蔽橡胶具有更加优异的综合性能。通过本课题的研究，有望在电磁屏蔽功能材料制备的重要原材料-导电填料方面开辟一条新的途径。

高导电性填料是电磁屏蔽材料的关键原材料，具有广阔的应用前景和市场需求，其中纤维状填料与传统球形微米填料体系相比，具有较低的逾渗值，更容易形成导电网络，且硅酸盐纳米纤维的增强能力也使得所制备的硅酸盐/银纳米复合纤维兼具增强和导电的功能，从而可以使制备的电磁屏蔽橡胶具有更加优异的综合性能。本研究提出了通过多巴胺(Dopamine)在硅酸盐纳米纤维表面自聚合引入功能基团实现表面功能化修饰，利用表面含氮基团与银离子的络合吸附作用，进而通过原位化学还原在纳米纤维表面实现银纳米粒子沉积和包覆的新思路。确定了天然硅酸盐纳米纤维的提纯、解离条件和制备静电纺丝二氧化硅纤维的工艺条件。明确了多巴胺氧化聚合的沉积条件，建立了多巴胺改性硅酸盐纳米纤维的表面组成、结构、形貌与多巴胺沉积条件，如温度、时间、溶液pH、浓度之间的关系。研究了银在多巴胺功能化改性纳米纤维表面的还原机理和还原条件，重点研究银的络合和还原过程中的影响因素，包括还原时间、还原剂浓度、温度等对银的粒子大小、银层厚度、银层与纤维基体之间的结合力大小等的关系,探明了使银纳米粒子生长成连续壳状结构的方法。研究了纳米纤维导电性能与多巴胺聚合、银还原的关系。在以上研究基础上，在多种形状微纳米粉体材料（如玻璃微珠、铜粉、铝粉、石墨等）表面利用多巴胺功能化修饰成功实现了银的还原和包覆，制备了核壳结构的表面均匀包覆银的导电填料，并成功应用于高导电橡胶复合材料的制备。