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《北京化工大学》 2010年
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静电纺丝法制备PAN/SWNTs纳米纤维初探

侯潇潇  
【摘要】: 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下对纳米纤维进行热牵伸,且对热牵伸前后的PAN纳米纤维进行SEM、FTIR、X射线衍射测试,证实经过热牵伸后纳米纤维沿纤维轴向排列更好,纤维排列更加紧密。热牵伸后纳米纤维结晶度大约提高了240.24%,取向度大约提高了245.45%,结晶度和取向度均大幅提高。 (3)对热牵伸前后PAN和PAN/SWNTs纳米纤维进行力学性能测试。结果表明,热牵伸后,由于纳米纤维结晶度和取向度的大幅提高,纳米纤维拉伸强度和弹性模量明显提高,SWNTs的加入和热牵伸可以明显提高PAN纳米纤维的力学性能。
【学位授予单位】:北京化工大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2010
【分类号】:TQ340.64

【参考文献】
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