静电纺丝法制备RGO/PU纳米复合纤维的研究
发布时间：2021-09-27 23:25
采用改进Hummer法制备了氧化石墨烯,并由氧化石墨烯制备了还原氧化石墨烯（RGO）,将其添加到热塑性聚氨酯（PU）纺丝液中,用静电纺丝法制备了RGO/PU纳米复合纤维。讨论了纺丝电压对纤维的影响,考察了复合纤维膜的形貌、导电性能和力学性能。结果表明,纺丝电压为2328 k V时有明显的泰勒锥;在PU中添加质量分数为0.50%的RGO可以明显提高复合纤维的导电性能;加入RGO后PU纤维拉伸强度和断裂伸长率提升明显。
【文章来源】：聚氨酯工业. 2016,31(04)北大核心
【文章页数】：4 页
【部分图文】：
不同电压下ＲGO/PU纳米复合纤维照片
kV时电场强度过低，电场力小于液滴表面张力，容易堵住喷头。当电压大于28kV时，泰勒锥不再明显，电纺射流不再以泰勒锥形式纺出，纺丝过程变得不稳定。只有纺丝电压在23～28kV时有明显的泰勒锥，因此选择23、25、27和28kV4个不同电压下观察电压对复合纤维形貌的影响，结果见图1。图1不同电压下ＲGO/PU纳米复合纤维照片从图1中可以看到，随纺丝电压增大，纤维平均直径变小，这是由于更高的电场强度使射流获得更大的加速度，有利于形成更细的纤维。后续试验中纺丝电压设定为27kV。2.2ＲGO添加量对复合纤维形貌的影响图2为不同ＲGO添加量的ＲGO/PU纳米复合纤维的SEM照片。图2不同ＲGO含量的ＲGO/PU纳米复合纤维的SEM照片从图2(a)中可看到，纯PU纳米纤维表面光滑;图2(b)中，ＲGO质量分数为0.05%时，复合纳米纤维表面无明显变化;随ＲGO含量的增加，在图2(c)中可以明显看到ＲGO的存在;图2(d)中，所得的复合纳米纤维表面变得粗糙，有少量珠节出现;在图2(e)中纤维直径明显变粗，纤维表面出现了大量的珠节。这是由于随ＲGO添加量的增加，ＲGO团聚引起的。这表明ＲGO的用量会影响到复合纳米纤维的成纤性能，不能过多添加。当ＲGO质量分数为0.10%～0.50%之间均可获得形貌良好的ＲGO/PU纳米复合纤维。2.3ＲGO添加量对复合纤维导电性能的影响为研究ＲGO/PU复合纤维电学性能，同时说明ＲGO如何影响纤维的导电性能，对不同ＲGO含量第4期李栋，等·静电纺丝法制备ＲGO/PU纳米复合纤维的研究·37·
褿O添加量的增加，电阻降低，复合纤维有了导电性能，当ＲGO质量分数为0.50%时，复合纤维的体积电阻率下降了6个数量级，说明复合纤维导电性有了明显增强。当ＲGO质量分数由0.50%增加到1.00%，体积电阻率基本维持不变。这可能是由于大量添加的ＲGO在复合纤维体内形成网格，但过多的ＲGO会引起团聚，并不能进一步提高复合纤维导电性。基于其优异的导电性，可以在ＲGO/PU复合纤维上加载有效金属离子，用作化学催化传感器。2.4ＲGO添加量对复合纤维力学性能的影响ＲGO添加量对ＲGO/PU纳米复合纤维膜的拉伸性能的影响见图3。1—拉伸强度;2—断裂伸长率图3ＲGO添加量对ＲGO/PU纳米复合纤维膜的拉伸性能的影响从图3中可以看到，相对于纯PU纤维，纳米复合纤维膜拉伸强度和断裂伸长率都得到了加强。随ＲGO添加量的增加，性能改善明显，但ＲGO质量分数为1.00%的拉伸强度小于0.50%的拉伸强度，表明ＲGO质量分数为0.10%～0.50%范围内可明显改善复合纤维力学性能。这是由于加入少量的ＲGO在纤维内形成网格，加粗了纤维直径，拉伸强度增加明显。过量的ＲGO在纤维内形成珠节，造成PU基体断裂，过多的断点降低了拉伸强度，同时由于纤维相互交格，促使其断裂伸长率相对较大。3结论(1)在纺丝电压为23～28kV时，可采用静电纺丝法制备得到形貌完好的ＲGO/PU纳米复合纤维。(2)当ＲGO加入量在0.10%～0.50%时，复合纤维具有较好成纤性，过量ＲGO会引起纤维出现珠节。(3)ＲGO的加入可以大幅提高PU的导电性能，当ＲGO质量分数为0.50%时，体积电阻率相对于纯PU下降了6个数量级。(4)相对于纯PU纤维，复合纳米纤维膜拉伸强度和断裂伸长率都得到了加强。参考文献［1］刘益军．聚氨酯树脂及其应用［M］．北京:化学工业出版社，2011:409－41
本文编号：3410809
【文章来源】：聚氨酯工业. 2016,31(04)北大核心
【文章页数】：4 页
【部分图文】：
不同电压下ＲGO/PU纳米复合纤维照片
kV时电场强度过低，电场力小于液滴表面张力，容易堵住喷头。当电压大于28kV时，泰勒锥不再明显，电纺射流不再以泰勒锥形式纺出，纺丝过程变得不稳定。只有纺丝电压在23～28kV时有明显的泰勒锥，因此选择23、25、27和28kV4个不同电压下观察电压对复合纤维形貌的影响，结果见图1。图1不同电压下ＲGO/PU纳米复合纤维照片从图1中可以看到，随纺丝电压增大，纤维平均直径变小，这是由于更高的电场强度使射流获得更大的加速度，有利于形成更细的纤维。后续试验中纺丝电压设定为27kV。2.2ＲGO添加量对复合纤维形貌的影响图2为不同ＲGO添加量的ＲGO/PU纳米复合纤维的SEM照片。图2不同ＲGO含量的ＲGO/PU纳米复合纤维的SEM照片从图2(a)中可看到，纯PU纳米纤维表面光滑;图2(b)中，ＲGO质量分数为0.05%时，复合纳米纤维表面无明显变化;随ＲGO含量的增加，在图2(c)中可以明显看到ＲGO的存在;图2(d)中，所得的复合纳米纤维表面变得粗糙，有少量珠节出现;在图2(e)中纤维直径明显变粗，纤维表面出现了大量的珠节。这是由于随ＲGO添加量的增加，ＲGO团聚引起的。这表明ＲGO的用量会影响到复合纳米纤维的成纤性能，不能过多添加。当ＲGO质量分数为0.10%～0.50%之间均可获得形貌良好的ＲGO/PU纳米复合纤维。2.3ＲGO添加量对复合纤维导电性能的影响为研究ＲGO/PU复合纤维电学性能，同时说明ＲGO如何影响纤维的导电性能，对不同ＲGO含量第4期李栋，等·静电纺丝法制备ＲGO/PU纳米复合纤维的研究·37·
褿O添加量的增加，电阻降低，复合纤维有了导电性能，当ＲGO质量分数为0.50%时，复合纤维的体积电阻率下降了6个数量级，说明复合纤维导电性有了明显增强。当ＲGO质量分数由0.50%增加到1.00%，体积电阻率基本维持不变。这可能是由于大量添加的ＲGO在复合纤维体内形成网格，但过多的ＲGO会引起团聚，并不能进一步提高复合纤维导电性。基于其优异的导电性，可以在ＲGO/PU复合纤维上加载有效金属离子，用作化学催化传感器。2.4ＲGO添加量对复合纤维力学性能的影响ＲGO添加量对ＲGO/PU纳米复合纤维膜的拉伸性能的影响见图3。1—拉伸强度;2—断裂伸长率图3ＲGO添加量对ＲGO/PU纳米复合纤维膜的拉伸性能的影响从图3中可以看到，相对于纯PU纤维，纳米复合纤维膜拉伸强度和断裂伸长率都得到了加强。随ＲGO添加量的增加，性能改善明显，但ＲGO质量分数为1.00%的拉伸强度小于0.50%的拉伸强度，表明ＲGO质量分数为0.10%～0.50%范围内可明显改善复合纤维力学性能。这是由于加入少量的ＲGO在纤维内形成网格，加粗了纤维直径，拉伸强度增加明显。过量的ＲGO在纤维内形成珠节，造成PU基体断裂，过多的断点降低了拉伸强度，同时由于纤维相互交格，促使其断裂伸长率相对较大。3结论(1)在纺丝电压为23～28kV时，可采用静电纺丝法制备得到形貌完好的ＲGO/PU纳米复合纤维。(2)当ＲGO加入量在0.10%～0.50%时，复合纤维具有较好成纤性，过量ＲGO会引起纤维出现珠节。(3)ＲGO的加入可以大幅提高PU的导电性能，当ＲGO质量分数为0.50%时，体积电阻率相对于纯PU下降了6个数量级。(4)相对于纯PU纤维，复合纳米纤维膜拉伸强度和断裂伸长率都得到了加强。参考文献［1］刘益军．聚氨酯树脂及其应用［M］．北京:化学工业出版社，2011:409－41
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