一維納米材料增強(qiáng)聚乙烯醇纖維的制備及其性能研究.pdf

1、高性能聚乙烯醇(PVA)纖維廣泛應(yīng)用于工業(yè)、農(nóng)業(yè)、漁業(yè)等領(lǐng)域,是近年來的研究熱點(diǎn)。通過納米材料復(fù)合增強(qiáng)是提高常規(guī)纖維性能的重要途徑,根據(jù)纖維材料的特點(diǎn),一維納米材料與納米顆粒材料相比應(yīng)該更有利于纖維性能的提高。本文采用多壁碳納米管(MWCNTs)和銀納米線(SNW)作為增強(qiáng)體,利用干濕法紡絲方法制備了PVA/MWCNTs復(fù)合纖維和PVA/SNW復(fù)合纖維,并對其結(jié)構(gòu)和性能進(jìn)行了研究,具體研究內(nèi)容與結(jié)論如下:
　　(1)通過王水和茶多

2、酚(TP)分別修飾MWCNTs,并采用透射電子顯微鏡(TEM),偏光顯微鏡,紫外-可見分光光度計(jì)(UV-vis)對分散結(jié)果進(jìn)行表征。結(jié)果表明,經(jīng)TP修飾后的MWCNTs的結(jié)構(gòu)沒有破壞,而且MWCNTs分散均勻。
　　(2)通過干濕法紡絲制備 PVA/MWCNTs初生復(fù)合纖維,并對其力學(xué)性能、表面形貌進(jìn)行研究。結(jié)果表明,加入 MWCNTs后,初生復(fù)合纖維的各組份間具有良好的界面作用力;且其表面形態(tài)和PVA初生纖維一樣光滑,并沒有因?yàn)?/p>

3、MWCNTs的加入對纖維的表面造成影響;PVA/MWCNTs初生復(fù)合纖維的力學(xué)強(qiáng)度明顯提高,斷裂伸長率明顯下降。
　　(3)通過對PVA/MWCNTs初生復(fù)合纖維進(jìn)行熱處理拉伸,采用拉曼激發(fā)光譜(Raman spectra)和傅立葉紅外光譜(FT-IR)對拉伸后的纖維的結(jié)構(gòu)進(jìn)行表征;采用差示掃描量熱法(DSC)和熱重分析(TG)研究了拉伸后的纖維的玻璃化轉(zhuǎn)變行為、熔融行為以及降解行為;此外研究了拉伸比對纖維性能的影響,以及拉伸后的

4、纖維的力學(xué)性能、表面形貌;同時(shí)通過建立結(jié)構(gòu)模型對材料的性能進(jìn)行分析。結(jié)果表明,拉伸比對纖維的強(qiáng)度有重要的影響,而且隨著MWCNTs含量從0增加到0.6 wt％,拉伸后的纖維的拉伸強(qiáng)度從247 MPa增加到643 MPa。作者認(rèn)為,由于MWCNTs在基體中良好的分散性、兩者界面之間一定的相互作用、以及 MWCNTs的成核作用等因素導(dǎo)致纖維力學(xué)性能的提高。而復(fù)合纖維的熱學(xué)穩(wěn)定性與純PVA纖維相比反而有所下降,可能是TP提前分解的緣故。

5、>　　(4)通過水熱法制備SNW,并通過干濕法紡絲制備PVA/SNW復(fù)合纖維,并對其力學(xué)性能、形貌、及熱性能進(jìn)行研究。結(jié)果表明,在一定范圍內(nèi)隨著 SNW含量的增加,PVA/SNW復(fù)合纖維的力學(xué)性能提高,但是均低于純PVA初生纖維的力學(xué)性能,所以未能實(shí)現(xiàn)增強(qiáng) PVA纖維的目的,這可能是由于 PVA和SNW只是簡單的共混,沒有良好的界面結(jié)合力。另一方面,SNW可以提高纖維的熱穩(wěn)定性,而且PVA/SNW復(fù)合纖維的表面光滑,沒有因?yàn)镾NW的加入