增強體-聚丙烯腈復(fù)合納米纖維的制備及性能研究.pdf

1、聚丙烯腈(PAN)纖維是較早實現(xiàn)工業(yè)化的合成纖維之一,而納米纖維是現(xiàn)在應(yīng)用最廣泛的材料之一,廣泛應(yīng)用在防護服、光敏元件、生物醫(yī)藥、航天太陽帆等領(lǐng)域。納米纖維自問世以來就因其優(yōu)異的性能在科學(xué)和技術(shù)領(lǐng)域獲得青睞,可作為聚合物增強劑、燃料催化劑、吸附劑、能量存儲設(shè)備等。納米纖維的直徑小、多孔性以及大的比表面積使其成為熱點材料。目前,應(yīng)用增強體對PAN進行復(fù)合,可以制備改性PAN纖維。多壁碳納米管(MWCNTs)在高分子復(fù)合材料領(lǐng)域的研究十分活

2、躍,通過添加碳納米管改善纖維材料的力學(xué)性能和熱性能,具有很好的研究和應(yīng)用價值。然而MWCNTs表面能較高,容易發(fā)生團聚,使它們在聚合物基體中難以實現(xiàn)均勻細小分散。作為增強材料必須與聚合物基體緊密結(jié)合,這樣才能使應(yīng)力有效地傳遞到增強體上。如何均勻分散增強體并增強界面結(jié)合是目前急需解決的研究課題。
　　 本文采用了多壁碳納米管作為增強體,利用靜電紡絲的技術(shù)制備了多壁碳納米管／聚丙烯腈復(fù)合納米纖維,基于減小增強體成本而又不影響其增強性

3、能的目的,還采用石墨烯(GNS)作為增強體,對石墨烯／聚丙烯腈復(fù)合納米纖維的結(jié)構(gòu)和性能作了初步探討。主要進行以下三個方面的工作:
　　 (1)利用Fenton試劑在酸性條件下能夠產(chǎn)生具有強氧化性和強親電性雙重性質(zhì)的羥基自由基(HO·)的特點,采用Fenton試劑對多壁碳納米管進行化學(xué)處理,同時創(chuàng)新地通過酯化反應(yīng)將聚丙烯腈接枝到多壁碳納米管壁上,制備出復(fù)合微球。將所得產(chǎn)物分散在聚丙烯腈共聚物的溶液中進行靜電紡絲,制得多壁碳納米管／

4、聚丙烯腈復(fù)合納米纖維膜。聚丙烯腈的接枝使碳納米管在纖維膜中具有良好的分散性。同時觀察到碳納米管沿纖維軸取向,在較低量填充時明顯提高了復(fù)合材料納米纖維膜的模量和拉伸強度,而且斷裂伸長率只有些許下降。
　　 (2)通過傅克?；磻?yīng)在多壁碳納米管表面引入有機官能團,以改善多壁碳納米管在聚丙烯腈溶液和基體中的相容性。然后研究兩種不同的反應(yīng)條件下制備出的復(fù)合納米纖維。在原位體系中,觀察到多壁碳納米管沿纖維軸取向,同時多壁碳納米管與聚丙烯