静电纺丝pancnt纤维取向结构与力学性能的研究

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1、摘要静电纺丝PAN／CNT纤维取向结构与力学性能研究静电纺丝可以相对简单的制出纳米级纤维，但一般其力学性能不够理想。而碳纳米管是一种很好的增强体，与聚丙烯腈基体又有很好的相容性。采用碳纳米管与PAN聚合物体系进行静电纺丝，可改善纳米PAN纤维的结构与性能。本论文通过对静电纺丝法制备了PAN及PAN／碳纳米管的纳米纤维并进行了一系列微观结构和性能测试，进而在一定温度和张力下对制得的纳米纤维进行热牵伸，得到具有良好力学性能的纳米纤维。静电纺丝中，纺丝工艺条件起着非常重要的作用，工艺条件直接影响着纤维的形态和性能。通过实验我们确定了最优的工艺条件，包括接收辊转速在2300r／min．2600

2、r／min之间，电压13．16千伏，流速O．2．0．3ml／h，收集板之间的距离为12厘米，温度、湿度恒定。为了提高纳米纤维膜的力学性能，对实验制的的表面光滑、直径分布均匀、沿辊轴方向平行排列的纳米纤维膜在不同张力和温度下对其进行热牵伸，从而得到力学性能相对优异的纳米纤维膜。另一个提高纳米纤维力学性能的方法就是添加被包覆的碳纳米管，其良好的相容性及分散性，是纳米纤维的力学性能有一定得提高。经过扫描电镜(SEM)，红外，力学性能及XRD等实验的测试，结果表明热牵伸后纤维取向度明显增大，力学性能较未牵伸前的纤维有显著提高。添加碳纳米管后的纤维力学性能相对于纯聚丙烯腈纤维来说，性能有所提高。

3、摘要关键词：静电纺丝，碳纳米管，聚丙烯腈，纳米纤维，力学性能IISTUDYoNTHEoRIENT肖汀IoNANDMECHANICALPROPERTIESoFELECTROSPUNPOLYACRYLoNITIULENANOFIBERSHEETABSTRACTPolyacrylonitrile(PAN)nanofibersheetwasobtainedbyelectrospinningofpolyacrylonitrilesolution．Theprocessconditionsplayanimportantroleintheimprovingmechanicalpropertiesoft

4、henanofibersheet．Throughtheexperiment，wefoundthebesttechnologicalconditionsastherollrotatingspeedof2300-2600r／min，13—16KVvoltage，flowspeed0．2—0．3ml／h，theconcentrationof12％，thetemperatureis20centigradedegree，thedistanceofthecollectingboardis12cm．Then，thesheetwashot-stretchedbyweighingmetalinatemp

5、eraturecontrolledoventoenhancethemolecularorientationandcrystallinityofthenanofibersforimprovingthemechanicalproperties．Improvedunidirectionalalignmentanddecreaseofthefiberdiameterinthesheetundertensionwereobservedbyscanningelectronmicroscopy．ThecrystallinityofthestretchedsheetconfirmedbyX-raydi

6、ffractionanalysishasenhanced4-foldincomparisonwiththatofas—spunsheet．Theimprovedfiberalignmentandcrystallinityresultedintheincreasedmodulusandtensilestrengthofthenanofibersheetasmuchas5．7-and4．7-fold，respectively．Thisbroughtthepossibilitytoobtainthecarbonnanofiberswithhighlyperformedpropertiesdu

7、etoitsnano—sizeddiameters．Themechanicalpropertiesofthenanofibersheetbyaddingincarbonnanotubeswerealsoenhanced．InordertoimprovethedispersionandtheinteractionbetweencarbonnanotubesandPANmatrix，weusedtheIIIAbstractcarbonnanotub