聚苯胺-碳納米管電紡薄膜制備及其性能表征.pdf

1、靜電紡絲以其獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)成為目前制備連續(xù)納米纖維的主要工藝。對(duì)聚苯胺(PANI)以及多壁碳納米管(MWCNTs)靜電紡絲的各項(xiàng)參數(shù)進(jìn)行探索,尋求其最佳電紡參數(shù)。并對(duì)電紡薄膜的表面形貌以及耐高溫,力學(xué),電阻率等各項(xiàng)性能進(jìn)行表征研究,有望加速其在吸波材料,傳感器等方面的潛在應(yīng)用。
　　本文采用新型的電紡設(shè)備制備納米纖維,其相對(duì)傳統(tǒng)設(shè)備可實(shí)現(xiàn)納米纖維薄膜的大面積生產(chǎn)。利用聚環(huán)氧乙烷(PEO)作為電紡高聚物,探索設(shè)備的各項(xiàng)電紡參數(shù)對(duì)于納米纖

2、維形貌及平均直徑的影響。
　　采用氧化還原法制備本征態(tài)聚苯胺,分別使用聚環(huán)氧乙烷(PEO)、聚丙烯腈(PAN)作為可紡基體,調(diào)節(jié)不同的電紡參數(shù)制備納米纖維薄膜,通過(guò)掃描電鏡(SEM)表征,分析其表面形貌并用Image J軟件測(cè)量計(jì)算不同電紡參數(shù)下纖維的平均直徑及其直徑分布區(qū)間并確定最佳的電紡工藝參數(shù)。
　　聚苯胺溶解度有限及電紡薄膜的多孔結(jié)構(gòu),會(huì)在一定程度上弱化薄膜的導(dǎo)電性能。因此在PANI/PEO及 PANI/PAN電紡體

3、系基礎(chǔ)之上，根據(jù)二者情況加入不同含量的碳納米管來(lái)增強(qiáng)薄膜導(dǎo)電性能并分析不同含量的碳納米管對(duì)于纖維直徑的影響。
　　N-甲基吡咯烷酮(NMP)相對(duì)其他溶劑可較大程度提高聚苯胺的溶解度,但是其揮發(fā)性較差且易與聚苯胺形成凝膠影響紡絲效果。通過(guò)與不同質(zhì)量的DMF混溶及對(duì)電紡體系升溫兩種方法初步探索改善這種情況。
　　對(duì)不同參數(shù)制備的電紡薄膜進(jìn)行掃描電鏡表征(SEM),熱失重分析(TGA),納米拉伸測(cè)試,電阻率測(cè)試,比較相互之間的優(yōu)缺

4、點(diǎn),得出以下結(jié)論:
　　對(duì)于本設(shè)備,相同體系下,隨著電紡電壓、接收基板距離、電紡溶液粘度的增大,纖維的直徑變大趨勢(shì);隨著電極轉(zhuǎn)速的增大,纖維直徑先變大后變小;但隨著碳納米管含量的增加,纖維的直徑有變小趨勢(shì);PEO作為電紡基體時(shí),通過(guò)SEM發(fā)現(xiàn)納米纖維連續(xù)性存在一定問(wèn)題;
　　PAN作為電紡基體時(shí),纖維斷裂情況得到很好的改善;PEO作為電紡基體時(shí),與PAN作為基體相比在耐高溫性能上存在一定的差異;隨著薄膜中纖維直徑變大及碳納米