功能化碳納米管增強尼龍6復(fù)合纖維的制備及表征.pdf

1、碳納米管(CNTs)以其特有的高拉伸強度、高彈性、優(yōu)異的導(dǎo)熱、耐高溫、光、電等物理性能，在未來高科技領(lǐng)域中具有許多潛在的應(yīng)用價值。按照CNTs的固有性能，其應(yīng)該是高分子基復(fù)合材料非常理想的增強填料。但由于CNTs在溶劑中不溶解，在大部分聚合物中也不容易分散，它的實際應(yīng)用范圍受到一定限制，其性能也不能充分展示出來。因此，采用多聚磷酸(PPA)/五氧化二磷(P2O5)弱酸體系，通過傅克反應(yīng)(Friedel-Crafts reaction)對

2、多壁碳納米管(MWNTs)進(jìn)行功能化改性，利用碳納米管表面上所具有的功能性基團(tuán)來提高CNTs與高聚物之間的相互作用力，這無疑會大幅度地提高復(fù)合材料的物理力學(xué)、熱學(xué)等性能。
　　 本論文采用溶液共混法制備功能化碳納米管(F-MWNTs)/尼龍6(PA6)復(fù)合材料，并進(jìn)行熔融紡絲制備復(fù)合纖維。通過透射電子顯微鏡(TEM)、掃描電子顯微鏡(SEM)、熱重分析(TG)、差示掃描量熱分析(DSC)、動態(tài)熱機(jī)械分析(DMA)及力學(xué)性能測試對

3、復(fù)合纖維進(jìn)行表征。結(jié)果表明，在MWNTs表面成功的接枝上了功能化基團(tuán)，F(xiàn)-MWNTs均勻的分散在PA6基體中，沒有發(fā)生團(tuán)聚現(xiàn)象，并且與基體具有很好的界面作用。F-MWNTs的加入，對復(fù)合纖維的熔融溫度(Tm)影響不大，結(jié)晶溫度(Tc)和結(jié)晶度(Xc)有所提高，F(xiàn)-MWNTs的加入提高了復(fù)合纖維的熱穩(wěn)定性，纖維的儲能模量和玻璃化溫度得到提高，而力學(xué)性能測試表明，隨著F-MWNTs的加入，復(fù)合纖維的斷裂強度和楊氏模量增加，當(dāng)F-MWNTs質(zhì)

4、量分?jǐn)?shù)為0.5wt％時，斷裂強度和楊氏模量達(dá)到最大，比純PA6纖維分別提高了40％和200％。
　　 將不同質(zhì)量分?jǐn)?shù)的F-MWNTs加入己內(nèi)酰胺中，原位聚合法制備F-MWNTs/PA6復(fù)合材料，并進(jìn)行熔融紡絲制備復(fù)合纖維。采用傅立葉變換紅外光譜(FT-IR)、SEM、TG、DSC、DMA及力學(xué)性能測試對復(fù)合纖維進(jìn)行表征。結(jié)果表明，F(xiàn)-MWNTs均勻的分散在PA6基體中，沒有發(fā)生團(tuán)聚現(xiàn)象，并且與基體具有很好的界面作用，F(xiàn)-MWNT