静电纺丝法制备PAN/SWNTs纳米纤维初探

发布时间：2022-09-17 15:12

　　为了提高单壁碳纳米管在聚合物基体中的分散性、增强单壁碳纳米管和聚合物基体间的界面结合,进而得到力学性能较好的聚丙烯腈（PAN）纳米纤维,本课题将聚合物包覆的单壁碳纳米管添加到聚丙烯腈基体中,运用静电纺丝技术在辊筒转速为2500r/min、电压14-16kV、流量0.3ml／h的条件下,得到了表面光滑、直径分布均匀、沿辊的旋转方向平行排列的PAN基纳米纤维,并且在一定的张力和温度下对所得的纳米纤维进行热牵伸,从而得到力学性能优异的纳米纤维。 通过扫描电镜（SEM）,透射电镜（TEM）、差示扫描量热仪(DSC、热重分析仪（TGA）、傅里叶红外测试（FTIR）、X射线衍射扫描、极图扫描、力学性能等测试方法表征了纳米纤维的微观结构和性能,主要研究结果如下： （1）当加入0.75wt%的单壁碳纳米管时,PAN纳米纤维的力学性能最佳,并且经过热牵伸处理后单壁碳纳米管对PAN纳米纤维的力学性能增强效果更加显著。当加入1wt%的单壁碳纳米管时,由于单壁碳纳米管在PAN基体中分散性变差,纤维表面变得粗糙,形成了应力集中点,影响了其力学性能的改善。 （2）在一定温度和张力条件... 

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【学位级别】：硕士

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摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
    1.1 课题来源
    1.2 纳米纤维
        1.2.1 纳米纤维的概念与性能
        1.2.2 纳米纤维的应用与发展前景
        1.2.3 纳米纤维的制备技术
    1.3 静电纺丝技术
        1.3.1 静电纺丝基本工艺参数
        1.3.2 静电纺丝纳米纤维的应用
    1.4 聚丙烯腈(PAN)静电纺丝的研究概况
        1.4.1 聚丙烯腈(PAN)
        1.4.2 PAN纳米纤维研究概况
        1.4.3 电纺PAN纳米纤维改性
    1.5 选题的目的和意义
    1.6 研究内容
第二章 实验部分
    2.1 实验原料
    2.2 静电纺丝实验
        2.2.1 静电纺丝实验装置
        2.2.2 PAN溶液的配置
        2.2.3 PAN/SWNTs溶液的配置
        2.2.4 平行纤维膜的制备
        2.2.5 平行丝热牵伸
        2.2.6 测试方法
第三章 结果与讨论
    3.1 SWNTs增强PAN纳米纤维
        3.1.1 热牵伸前PAN和PAN/SWNTs纳米纤维表面形貌观察
        3.1.2 SWNTs在PAN/SWNTs纳米纤维中的分散
        3.1.3 SWNTs的加入对PAN纳米纤维玻璃化温度(T_g)的影响
        3.1.4 TGA分析
        3.1.5 DSC分析
        3.1.6 PAN/SWNTs纳米纤维的电性能
        3.1.7 SWNTs的加入对PAN纳米纤维力学性能的影响
    3.2 热牵伸对PAN纳米纤维结构与性能的影响
        3.2.1 热牵伸前后PAN纳米纤维SEM观察
        3.2.2 热牵伸前后PAN纳米纤维DSC测试
        3.2.3 热牵伸前后PAN纳米纤维XRD测试分析
        3.2.4 偏振红外测定PAN分子链取向
        3.2.5 热牵伸对PAN和PAN/SWNTs纳米纤维力学性能的影响
第四章 结论
参考文献
附录 Romberg法计算取向因子f
致谢
研究成果及发表的学术论文
作者和导师简介
北京化工大学硕士研究生学位论文答辩委员会决议书


【参考文献】：
期刊论文
[1]新型环氧树脂胶粘剂的固化动力学研究[J]. 陈洪江,吴敏,虞鑫海,徐永芬,傅菊荪,刘万章.  粘接. 2009(08)
[2]用XRD对聚丙烯腈预氧化环化反应动力学的研究[J]. 许志献.  安阳师范学院学报. 2007(05)
[3]电纺聚合物纳米纤维研究进展[J]. 肖文军,伍伯林,谭松庭.  材料导报. 2007(02)
[4]碳纳米管/聚丙烯腈导电纤维的结构与性能[J]. 潘玮,张慧勤,陈燕.  合成纤维. 2006(10)
[5]聚合物的静电纺丝[J]. 李岩,黄争鸣.  高分子通报. 2006(05)
[6]高性能碳纤维的生产和应用[J]. 翁蕾蕾.  印染助剂. 2006(05)
[7]聚丙烯/多壁碳纳米管复合材料的热性能和流变性能[J]. 王彪,孙广平,孙国恩,何晓峰,刘景江.  高分子学报. 2006(03)
[8]电纺丝技术——一种高效低耗的纳米纤维制备方法[J]. 王永芝,杨清彪,杜建时,王书刚,李耀先,王策.  化工新型材料. 2005(06)
[9]静电纺丝制备纳米级纤维的研究[J]. 马晓军.  纤维复合材料. 2005(02)
[10]电纺丝[J]. 廖肃然,罗运军,魏媛.  合成纤维工业. 2005(02)

硕士论文
[1]聚丙烯腈原丝预氧化过程中的氧扩散和结构变化[D]. 郭鹏宗.山东大学 2008



本文编号：3679466