具有导电、发热功能的碳纳米管/聚氨酯复合膜及纤维的制备与性能研究
发布时间：2021-08-06 03:33
近年来,聚氨酯（PU）材料的导电性能受到了广泛的关注。由于其优异的力学性能、弹性和回弹性能,导电聚氨酯在智能传感器、体温防护服、柔性电极、防辐射防静电服等领域具有广泛的应用前景。本文以聚氨酯为基体材料,多臂碳纳米管（MWCNTs）为导电成分,制备了具有良好导电、发热性能的复合膜与纤维。主要研究内容与结果如下:（1）将MWCNTs在PU溶液中分散,制备了MWCNTs/PU复合膜。通过SEM、红外光谱、TG、DMA、力学性能、流变性能等手段对复合膜进行表征。结果表明:在力学测试结果中,MWCNTs加入量为1%时,伸长率和断裂强度达到最大,分别提升了6.8%、30.7%。在红外光谱测试结果中,MWCNTs使得PU中的氢键化指数发生明显上升,从0.34上升到0.43;在流变测试结果中,当温度在20℃65℃之间,非牛顿指数从0.64升到0.79,结构粘度指数从8.2降到4.5,可通过提高温度提升可纺性。（2）通过导电测试、拉伸试验、应力松弛试验、循环拉伸试验等手段研究导电性能和力传感性能。结果表明:在电导率测试结果中,MWCNTs含量越高复合膜的导电性能越好,渗滤阈值为2....
【文章来源】：东华大学上海市 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：65 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
聚酰胺纤维与苯胺原位聚合示意图
具有导电、发热功能的碳纳米管/聚氨酯复合膜及纤维的制备与性能研究酯的表面形成导电纤维，这种纤维往往具有很多的问题，比如目前对原位聚合条件的研究不够充分，聚合物的结构会影响纤维自身的性质，再者涂覆材料在纤维表面，并不是渗透到纤维内部，还要考虑聚合物的结合力与耐水洗等问题。事实证明这种方法制备出来的纤维耐水洗性能差，由于脱掺杂行为的存在导致了导电性能并不稳定。类似的，据 2018 年最新报道常青等人将 50dtex的聚氨酯纤维直接浸泡到溶剂中，通过纤维表面溶胀并与碳纳米管直接接触使得纤维表面具有一层碳纳米管层如图 1-5 所示，虽然电导率大大提升到了 3S·m-1左右，但依然没有解决这种导电纤维不耐水洗的问题。
图 1-6 纳米银/聚氨酯纤维制备及其扫描电镜图[29]Fig.1-6 Preparation of nano-silver/polyurethane fibersand scanning electron microscopy为得到反复受力后电导率稳定的导电聚氨酯材料，选择长径比较大的填充物将是更好的选择，Cho[33]用酸处理的碳纳米管与聚氨酯混合得到 5 %碳纳米管含量的复合膜，电导率为 10-3S cm-1，在 60V 的电压下温度升高到 110℃左右。在此基础上 Hee[34]等人不仅引入-COOH 官能化的碳纳米管，还引入壳聚糖在溶剂中混合后再加入聚氨酯，通过湿法纺丝得到的纤维具有良好的力学性能和电学性能图 1-7 是碳纳米管/壳聚糖/聚氨酯纤维的制备过程与形貌。
【参考文献】：
期刊论文
[1]高弹性聚氨酯导电纤维的制备及其性能研究[J]. 常青,俞彬,段小超,杨通辉,黄涛,俞昊. 合成纤维. 2018(04)
[2]国内氨纶行业现状及发展趋势[J]. 许钦一,王文博,王子成,王艳丽. 合成纤维工业. 2018(01)
[3]导电纤维的研究进展[J]. 胡雅琪,郭荣辉. 纺织科技进展. 2017(09)
[4]高效光热转化发热聚酯纤维的制备与性能研究[J]. 梅涛,郭启浩,吴永智,朱清哲,牛应买,赵青华. 离子交换与吸附. 2017(03)
[5]基于聚吡咯复合材料的制备及其应用研究进展[J]. 冯辉霞,白德忠,张永臣,谭琳,陈娜丽,李全珍,许鸿善. 化工新型材料. 2017(04)
[6]聚氨酯材料的发展现状[J]. 秦颖,王强强. 中国建材科技. 2017(01)
[7]基于锑掺杂二氧化锡的复合导电纤维研究进展[J]. 罗星谕,陈胜. 成都纺织高等专科学校学报. 2017(01)
[8]自控温发热高分子复合材料的开发应用[J]. 曾晓蕾. 橡塑技术与装备. 2017(02)
[9]导电纤维的发展与应用[J]. 郑少明,赖祥辉,林本术. 中国纤检. 2016(09)
[10]TiO2/PAN导电纤维的性能研究[J]. 张昆,葛明桥. 化工新型材料. 2015(04)
博士论文
[1]高质量PAN纤维及其纺丝原液制备工艺研究[D]. 赵圣尧.山东大学 2015
[2]基于隧道效应的纳米级振动检测理论与技术的研究[D]. 李梦超.天津大学 2007
硕士论文
[1]聚酰胺导电纤维的制备及其性能的研究[D]. 解承鹏.青岛科技大学 2017
[2]导电聚氨酯弹性体的制备及其性能研究[D]. 李帅臻.昆明理工大学 2017
[3]煤基碳纳米纤维复合材料的制备及其在超级电容器中的应用[D]. 宋贤丽.新疆大学 2016
[4]导电棉织物、氨纶丝的制备与性能研究[D]. 郝蕾.天津工业大学 2015
[5]碳纳米管分散性的研究[D]. 赵展.东华大学 2014
[6]聚吡咯纳米球及聚吡咯复合导电聚合物的制备与性能研究[D]. 郑若时.清华大学 2012
[7]碳纳米管包覆磁性纳米材料的制备及性质研究[D]. 崔永福.兰州理工大学 2008
[8]用于智能纺织品的聚苯胺/氨纶复合导电长丝的制备及性能研究[D]. 王燕.东华大学 2005
[9]用于智能纺织品的聚苯胺/氨纶复合导电纤维的制备[D]. 李雯.东华大学 2004
本文编号：3324985
【文章来源】：东华大学上海市 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：65 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
聚酰胺纤维与苯胺原位聚合示意图
具有导电、发热功能的碳纳米管/聚氨酯复合膜及纤维的制备与性能研究酯的表面形成导电纤维，这种纤维往往具有很多的问题，比如目前对原位聚合条件的研究不够充分，聚合物的结构会影响纤维自身的性质，再者涂覆材料在纤维表面，并不是渗透到纤维内部，还要考虑聚合物的结合力与耐水洗等问题。事实证明这种方法制备出来的纤维耐水洗性能差，由于脱掺杂行为的存在导致了导电性能并不稳定。类似的，据 2018 年最新报道常青等人将 50dtex的聚氨酯纤维直接浸泡到溶剂中，通过纤维表面溶胀并与碳纳米管直接接触使得纤维表面具有一层碳纳米管层如图 1-5 所示，虽然电导率大大提升到了 3S·m-1左右，但依然没有解决这种导电纤维不耐水洗的问题。
图 1-6 纳米银/聚氨酯纤维制备及其扫描电镜图[29]Fig.1-6 Preparation of nano-silver/polyurethane fibersand scanning electron microscopy为得到反复受力后电导率稳定的导电聚氨酯材料，选择长径比较大的填充物将是更好的选择，Cho[33]用酸处理的碳纳米管与聚氨酯混合得到 5 %碳纳米管含量的复合膜，电导率为 10-3S cm-1，在 60V 的电压下温度升高到 110℃左右。在此基础上 Hee[34]等人不仅引入-COOH 官能化的碳纳米管，还引入壳聚糖在溶剂中混合后再加入聚氨酯，通过湿法纺丝得到的纤维具有良好的力学性能和电学性能图 1-7 是碳纳米管/壳聚糖/聚氨酯纤维的制备过程与形貌。
【参考文献】：
期刊论文
[1]高弹性聚氨酯导电纤维的制备及其性能研究[J]. 常青,俞彬,段小超,杨通辉,黄涛,俞昊. 合成纤维. 2018(04)
[2]国内氨纶行业现状及发展趋势[J]. 许钦一,王文博,王子成,王艳丽. 合成纤维工业. 2018(01)
[3]导电纤维的研究进展[J]. 胡雅琪,郭荣辉. 纺织科技进展. 2017(09)
[4]高效光热转化发热聚酯纤维的制备与性能研究[J]. 梅涛,郭启浩,吴永智,朱清哲,牛应买,赵青华. 离子交换与吸附. 2017(03)
[5]基于聚吡咯复合材料的制备及其应用研究进展[J]. 冯辉霞,白德忠,张永臣,谭琳,陈娜丽,李全珍,许鸿善. 化工新型材料. 2017(04)
[6]聚氨酯材料的发展现状[J]. 秦颖,王强强. 中国建材科技. 2017(01)
[7]基于锑掺杂二氧化锡的复合导电纤维研究进展[J]. 罗星谕,陈胜. 成都纺织高等专科学校学报. 2017(01)
[8]自控温发热高分子复合材料的开发应用[J]. 曾晓蕾. 橡塑技术与装备. 2017(02)
[9]导电纤维的发展与应用[J]. 郑少明,赖祥辉,林本术. 中国纤检. 2016(09)
[10]TiO2/PAN导电纤维的性能研究[J]. 张昆,葛明桥. 化工新型材料. 2015(04)
博士论文
[1]高质量PAN纤维及其纺丝原液制备工艺研究[D]. 赵圣尧.山东大学 2015
[2]基于隧道效应的纳米级振动检测理论与技术的研究[D]. 李梦超.天津大学 2007
硕士论文
[1]聚酰胺导电纤维的制备及其性能的研究[D]. 解承鹏.青岛科技大学 2017
[2]导电聚氨酯弹性体的制备及其性能研究[D]. 李帅臻.昆明理工大学 2017
[3]煤基碳纳米纤维复合材料的制备及其在超级电容器中的应用[D]. 宋贤丽.新疆大学 2016
[4]导电棉织物、氨纶丝的制备与性能研究[D]. 郝蕾.天津工业大学 2015
[5]碳纳米管分散性的研究[D]. 赵展.东华大学 2014
[6]聚吡咯纳米球及聚吡咯复合导电聚合物的制备与性能研究[D]. 郑若时.清华大学 2012
[7]碳纳米管包覆磁性纳米材料的制备及性质研究[D]. 崔永福.兰州理工大学 2008
[8]用于智能纺织品的聚苯胺/氨纶复合导电长丝的制备及性能研究[D]. 王燕.东华大学 2005
[9]用于智能纺织品的聚苯胺/氨纶复合导电纤维的制备[D]. 李雯.东华大学 2004
本文编号：3324985
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