聚酰胺6/11/碳纳米复合纤维的制备与性能研究
发布时间：2021-08-03 13:49
聚酰胺材料是现如今应用范围最广的聚合物材料之一,在通用材料领域里的研究已经十分广泛和系统,为进一步扩大聚酰胺材料的应用,探索新的聚合物复合体系是必要的途径。与此同时,碳材料,例如氧化石墨烯（GO）、碳纳米管（CN）、碳纤维（CF）等拥有十分规整的结构和优异的机械性能以及电性能,在改善和改变聚合物材料结构方面具有突出的优点。首先碳材料可以有效改善聚酰胺材料在吸湿性大,低温韧性差的不足之处;其次石墨烯和碳纳米管本身的优异特性如,（1）质量轻、（2）导电性可控制、（3）高热稳定性,（4）高导热性,（5）高强度高模量等有助于为绝缘的尼龙材料在电磁等领域的研究和应用提供思路。本论文通过原位聚合的方法制备出聚酰胺6/11/氧化石墨烯和聚酰胺6/11/碳纳米管复合材料,并经熔融纺丝工艺制备PA6/11/GO和PA6/11/CNT复合纤维。采用FT-IR测试复合材料表面的基团变化;通过X射线衍射（XRD）和扫描电镜（SEM）来表征两种复合纤维中的晶体结构和碳纳米材料在PA6/11基体中的分散状态;通过DSC、TG等测试手段来探究PA6/11/GO及PA6/11/CNT复合纤维热性能;并分析了两种不同结...
【文章来源】：华南理工大学广东省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：82 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
PA6/11/GO纳米复合切片的制备工艺流程
第二章PA6/11/GO纳米复合纤维的制备及表征20图2-3氧化石墨烯的FT-IR图谱Figure2-3TheFT-IRspectrumofGrapheneoxide图中可以明显的分辨出GO对红外光谱的吸收强度在4000cm-1—400cm-1范围内有着强烈的吸收。此外，在1160cm-1处出现的峰对应-C-O-的伸缩振动峰，由此可见氧化石墨烯（GO）经初步的改性有一定的效果[69,70]，但是从红外图谱中只能看到这一极小的吸收峰，可以表明石墨烯的表面氧化程度不是很高，保留了石墨烯结构的完整性。2.5.2GO的形貌测试除此之外，通过扫描电镜（SEM）观察到所使用的氧化石墨烯的形貌如图2-3所示，图中可以明显的看出团聚的氧化石墨烯呈蜂窝状，内层为片层结构，片层厚度在纳米尺度范围内；由于纳米GO的表面积极大，表面能大，从而导致GO原始材料出现的部分团聚现象是意料之中的，接下来的实验中将会使其在去离子水溶液中超声振荡来预分散。图2-4氧化石墨烯的SEM图Figure2-4ThescanningelectronmicroscopyimageofGrapheneOxide0500100015002000250030003500400045000.530.540.550.560.570.580.590.600.61GOTransmittance(%)wavenumber(cm-1)-C-O-
华南理工大学硕士学位论文232.5.5PA6/11/GO复合材料的导电性分析复合材料的电导率测试结果图2-7所示，从图中可以明显的看出添加了纳米氧化石墨烯的复合材料的电导率有明显的提高，未添加纳米氧化石墨烯的共聚PA6/11电导率在1.1×10-11S/m，纳米氧化石墨烯添加量在0.50w%--1.00w%范围内的复合材料电导率在3.5×10-9S/m，可见氧化石墨烯的加入对材料导电性能的改善程度很大。一方面原位聚合可以有效的提高氧化石墨烯在聚合物基体中的分散效果，另一方面，纳米氧化石墨烯的加入对材料晶体结构的均匀性有明显改善，表现在结晶结构更加细密均匀。这一点也在复合材料的扫描电镜（SEM）中得到印证。虽然1.00w%的添加量仍未形成导电通路，但是聚合物的导电性能已经达到抗静电材料的技术参数[72]要求。图2-7PA6/11/GO复合材料的电导率Figure2-7TheelectricalconductivityofPA6/11/GOmonofilament2.5.6PA6/11/GO复合纤维的力学拉伸性能结果与分析图2-8PA6/11/GO复合纤维的力学拉伸强度及断裂伸长率变化，（a1）为拉伸强度，（a2）断裂伸长率；对应氧化石墨烯含量为（0w%，0.05w%，0.10w%，0.50w%，1.00w%）.0.00.20.40.60.81.0-5x10-1005x10-101x10-92x10-92x10-93x10-93x10-93x10-94x10-9Electricconductivity(S/m)GOw%ElectricconductivityPA611/GOa1a2
【参考文献】：
期刊论文
[1]硅烷化多壁碳纳米管/硅橡胶复合材料的制备和介电性能[J]. 张子靖,刘畅,李如会,吴崇刚,龚兴厚,胡涛. 复合材料学报. 2020(07)
[2]碳纳米管改性PA6复合材料的制备与性能[J]. 阳范文,欧阳阅翰,沈佳豪,孙书情,柳蔚洲,李荣荣,徐蒙蒙,陈安鸿,田秀梅,陈晓明. 工程塑料应用. 2019(09)
[3]Synthesis, properties, and applications of graphene oxide/reduced graphene oxide and their nanocomposites[J]. ANDrew T.Smith,Anna Marie La Chance,Songshan Zeng,Bin Liu,Luyi Sun. Nano Materials Science. 2019(01)
[4]11-氨基十一酸改性PA6的制备及性能研究[J]. 李益仁,汤廉,吉鹏,郝莱丹,唐自远,王朝生. 合成纤维. 2018(03)
[5]碳纤维增强尼龙复合材料低温环境适应性试验设计与分析[J]. 陈建琼,杨万均,彭京川,张先勇. 装备环境工程. 2017(12)
[6]铝粉改性共聚尼龙6/66的性能研究[J]. 陈神星,汪艳,袁春霞,尹远. 化工新型材料. 2017(08)
[7]电工用碳纳米管/环氧树脂纳米复合材料研究进展[J]. 张明艳,周诚智,翟兆辉,李明川,王晨,吴子剑. 绝缘材料. 2015(09)
[8]高流动性长纤维增强尼龙复合材料[J]. 郑宁来. 合成纤维. 2015(03)
[9]填充型导热聚酰胺复合材料的研究进展[J]. 周海堤,赵凯凯,房嫄,杨小瑞,徐华根,李琛骏,刘引烽,王尹杰,孟成铭,陈晓东. 塑料科技. 2014(03)
[10]表面改性对尼龙6/云母复合材料性能的影响[J]. 崔文广,高岩磊,姚清国. 塑料科技. 2011(03)
博士论文
[1]奇—奇数尼龙1111的压电和铁电行为研究[D]. 刘少兵.郑州大学 2015
硕士论文
[1]碳纳米管添加聚酯复合材料及纤维制备与性能研究[D]. 马少锋.天津工业大学 2018
[2]导电聚合物修饰碳纳米管/环氧树脂复合材料的制备与性能研究[D]. 李晓臣.山东大学 2015
[3]氧化石墨烯纳米复合材料的制备及其性能的研究[D]. 彭展.河南大学 2013
本文编号：3319733
【文章来源】：华南理工大学广东省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：82 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
PA6/11/GO纳米复合切片的制备工艺流程
第二章PA6/11/GO纳米复合纤维的制备及表征20图2-3氧化石墨烯的FT-IR图谱Figure2-3TheFT-IRspectrumofGrapheneoxide图中可以明显的分辨出GO对红外光谱的吸收强度在4000cm-1—400cm-1范围内有着强烈的吸收。此外，在1160cm-1处出现的峰对应-C-O-的伸缩振动峰，由此可见氧化石墨烯（GO）经初步的改性有一定的效果[69,70]，但是从红外图谱中只能看到这一极小的吸收峰，可以表明石墨烯的表面氧化程度不是很高，保留了石墨烯结构的完整性。2.5.2GO的形貌测试除此之外，通过扫描电镜（SEM）观察到所使用的氧化石墨烯的形貌如图2-3所示，图中可以明显的看出团聚的氧化石墨烯呈蜂窝状，内层为片层结构，片层厚度在纳米尺度范围内；由于纳米GO的表面积极大，表面能大，从而导致GO原始材料出现的部分团聚现象是意料之中的，接下来的实验中将会使其在去离子水溶液中超声振荡来预分散。图2-4氧化石墨烯的SEM图Figure2-4ThescanningelectronmicroscopyimageofGrapheneOxide0500100015002000250030003500400045000.530.540.550.560.570.580.590.600.61GOTransmittance(%)wavenumber(cm-1)-C-O-
华南理工大学硕士学位论文232.5.5PA6/11/GO复合材料的导电性分析复合材料的电导率测试结果图2-7所示，从图中可以明显的看出添加了纳米氧化石墨烯的复合材料的电导率有明显的提高，未添加纳米氧化石墨烯的共聚PA6/11电导率在1.1×10-11S/m，纳米氧化石墨烯添加量在0.50w%--1.00w%范围内的复合材料电导率在3.5×10-9S/m，可见氧化石墨烯的加入对材料导电性能的改善程度很大。一方面原位聚合可以有效的提高氧化石墨烯在聚合物基体中的分散效果，另一方面，纳米氧化石墨烯的加入对材料晶体结构的均匀性有明显改善，表现在结晶结构更加细密均匀。这一点也在复合材料的扫描电镜（SEM）中得到印证。虽然1.00w%的添加量仍未形成导电通路，但是聚合物的导电性能已经达到抗静电材料的技术参数[72]要求。图2-7PA6/11/GO复合材料的电导率Figure2-7TheelectricalconductivityofPA6/11/GOmonofilament2.5.6PA6/11/GO复合纤维的力学拉伸性能结果与分析图2-8PA6/11/GO复合纤维的力学拉伸强度及断裂伸长率变化，（a1）为拉伸强度，（a2）断裂伸长率；对应氧化石墨烯含量为（0w%，0.05w%，0.10w%，0.50w%，1.00w%）.0.00.20.40.60.81.0-5x10-1005x10-101x10-92x10-92x10-93x10-93x10-93x10-94x10-9Electricconductivity(S/m)GOw%ElectricconductivityPA611/GOa1a2
【参考文献】：
期刊论文
[1]硅烷化多壁碳纳米管/硅橡胶复合材料的制备和介电性能[J]. 张子靖,刘畅,李如会,吴崇刚,龚兴厚,胡涛. 复合材料学报. 2020(07)
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[5]碳纤维增强尼龙复合材料低温环境适应性试验设计与分析[J]. 陈建琼,杨万均,彭京川,张先勇. 装备环境工程. 2017(12)
[6]铝粉改性共聚尼龙6/66的性能研究[J]. 陈神星,汪艳,袁春霞,尹远. 化工新型材料. 2017(08)
[7]电工用碳纳米管/环氧树脂纳米复合材料研究进展[J]. 张明艳,周诚智,翟兆辉,李明川,王晨,吴子剑. 绝缘材料. 2015(09)
[8]高流动性长纤维增强尼龙复合材料[J]. 郑宁来. 合成纤维. 2015(03)
[9]填充型导热聚酰胺复合材料的研究进展[J]. 周海堤,赵凯凯,房嫄,杨小瑞,徐华根,李琛骏,刘引烽,王尹杰,孟成铭,陈晓东. 塑料科技. 2014(03)
[10]表面改性对尼龙6/云母复合材料性能的影响[J]. 崔文广,高岩磊,姚清国. 塑料科技. 2011(03)
博士论文
[1]奇—奇数尼龙1111的压电和铁电行为研究[D]. 刘少兵.郑州大学 2015
硕士论文
[1]碳纳米管添加聚酯复合材料及纤维制备与性能研究[D]. 马少锋.天津工业大学 2018
[2]导电聚合物修饰碳纳米管/环氧树脂复合材料的制备与性能研究[D]. 李晓臣.山东大学 2015
[3]氧化石墨烯纳米复合材料的制备及其性能的研究[D]. 彭展.河南大学 2013
本文编号：3319733
本文链接：https://www.wllwen.com/projectlw/hxgylw/3319733.html
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