功能性聚砜酰胺復(fù)合材料的制備與表征.pdf

1、聚砜酰胺(PSA)纖維是我國(guó)自主研發(fā)并擁有獨(dú)立知識(shí)產(chǎn)權(quán)的有機(jī)耐高溫纖維,擁有耐熱性、熱穩(wěn)定性和阻燃性等眾多優(yōu)異性能,但常規(guī)的PSA纖維存在體積比電阻高、抗紫外線性能差等問題,嚴(yán)重影響其后續(xù)加工以及在防護(hù)類服裝領(lǐng)域的應(yīng)用。而納米顆粒擁有優(yōu)異的力學(xué)、熱學(xué)、電學(xué)以及光學(xué)性能等,將其添加至聚合物中以提高并優(yōu)化材料的綜合性能已成為聚合物基納米復(fù)合材料科學(xué)領(lǐng)域的一個(gè)新熱點(diǎn)。
　　本文利用碳納米管(CNT)優(yōu)異的導(dǎo)電性能以及納米二氧化鈦(nan

2、o-TiO2)對(duì)紫外線優(yōu)異的吸收和散射功能來(lái)改善PSA的導(dǎo)電性能和抗紫外線性能。通過溶液共混法以PSA為基體分別添加CNT、nano-TiO2以及CNT/nano-TiO2制備二元和三元功能性PSA復(fù)合材料紡絲液,然后采用濕法紡絲工藝和數(shù)顯勻膠技術(shù)分別制備復(fù)合纖維和復(fù)合薄膜。運(yùn)用掃描電鏡、傅立葉變換紅外光譜分析、X射線衍射、熱重分析等儀器對(duì)制備的納米復(fù)合材料進(jìn)行測(cè)試表征,以對(duì)其力學(xué)性能、熱穩(wěn)定性能、導(dǎo)電性能和抗紫外線性能進(jìn)行綜合分析,研

3、究納米顆粒及其在聚合物基體中的含量對(duì)復(fù)合材料各基本性能的影響。研究結(jié)果表明:
　　1)少量的納米顆粒能夠均勻分散在PSA基體中,隨著顆粒含量增至5％時(shí),復(fù)合體系中的納米顆粒開始出現(xiàn)明顯的團(tuán)聚現(xiàn)象,從而影響納米顆粒優(yōu)異性能的發(fā)揮以及對(duì)復(fù)合材料基本性能的改性效果。
　　2)納米顆粒的加入對(duì)PSA具有異相結(jié)晶成核的作用,一定程度上改變了PSA特征衍射峰的峰形,提高了衍射峰的強(qiáng)度,對(duì)PSA復(fù)合纖維的力學(xué)性能有一定的改善作用。此外,納

4、米顆粒的加入沒有明顯改變PSA的分子結(jié)構(gòu)和化學(xué)組成。
　　3)納米顆粒的添加雖然降低了PSA復(fù)合纖維的斷裂伸長(zhǎng)率,但卻明顯提高了復(fù)合纖維的斷裂強(qiáng)度和初始模量,納米顆粒對(duì)PSA力學(xué)性能改善程度的高低順序依次為:CNT>nano-TiO2>CNT/nano-TiO2。
　　4)通過熱重分析法、導(dǎo)熱模型的建立以及導(dǎo)熱系數(shù)的計(jì)算分析可知,納米顆粒的加入一定程度上提高了PSA復(fù)合材料的起始分解溫度和在終止溫度的質(zhì)量殘余率,因此提高了納

5、米復(fù)合材料的熱穩(wěn)定性能。
　　5)通過導(dǎo)電性能的測(cè)試以及導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)的建立可知,PSA/CNT以及PSA/CNT/nano-TiO2復(fù)合材料導(dǎo)電性能的滲透閥值分別出現(xiàn)在納米顆粒含量為3%和5%時(shí),此時(shí)復(fù)合材料的表面比電阻開始急劇下降,導(dǎo)電性能得到顯著的提高。
　　6)納米顆粒的加入明顯提高了復(fù)合材料的抗紫外線性能,隨著基體中顆粒含量的增大,復(fù)合材料對(duì)紫外光的透過率逐漸下降,且由于納米顆粒對(duì)紫外光能的轉(zhuǎn)化和傳遞作用延緩了復(fù)合材料的