石墨烯、碳納米管協(xié)同增強聚酰胺6纖維的研究.pdf

1、石墨烯和碳納米管是近年來新發(fā)現(xiàn)的兩種碳材料，由于這兩種材料具有優(yōu)良的力學(xué)、電學(xué)、光學(xué)和熱力學(xué)性能，以及較大的比表面積而受到科研人員的廣泛關(guān)注。采用石墨烯和碳納米管制備聚合物基復(fù)合材料以增強復(fù)合材料的力學(xué)、電學(xué)和熱力學(xué)性能已成為備受關(guān)注的研究方向。利用石墨烯和碳納米管作為增強體增強聚合物基體，通常要使增強體能夠均勻地分散在基體中而不出現(xiàn)團聚現(xiàn)象，這樣能夠增強增強體與聚合物基體之間的界面結(jié)合，避免應(yīng)力集中造成的材料力學(xué)性能下降。
　　

2、為了改善碳材料的分散性，本文中采用了化學(xué)功能化的方法，通過在石墨烯和碳納米管表面化學(xué)接枝苯乙烯-馬來酸酐共聚物(SMA)分子鏈以改進碳材料與基體的相容性，同時采用石墨烯和碳納米管混合分散，協(xié)同增強聚酰胺6(PA6)。然后采用原位聚合法制備PA6/石墨烯/碳納米管復(fù)合材料，并通過熔融紡絲制備得到初生復(fù)合纖維。經(jīng)過緊張熱定型處理后即得到高性能復(fù)合纖維。利用單纖強力儀測試了各組復(fù)合纖維的物理力學(xué)性能，用掃描電子顯微鏡(SEM)觀察了復(fù)合纖維的

3、表面及拉伸斷面形貌，用差示掃描量熱分析(DSC)、熱重分析(TG)、X射線衍射分析(XRD)等對復(fù)合纖維的結(jié)晶性能、熱穩(wěn)定性等進行了分析研究。結(jié)果表明，通過功能化石墨烯和功能化碳納米管的雜化混合促進了彼此在聚合物基體中的分散性，并且當(dāng)添加的石墨烯與碳納米管總配比為0.5 wt％時獲得最佳力學(xué)性能、結(jié)晶性能和熱穩(wěn)定性，其物理力學(xué)性能增大的幅度較單純使用石墨烯或碳納米管作為增強材料時要高，而當(dāng)總配比較大或較小時對其增強效果不明顯，同時發(fā)現(xiàn)在