壳聚糖聚乙烯复合纳米导电纤维制备及性能研究

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1、摘要静电纺丝是一种简单方便、成本较低的制备纳米纤维的重要方法，制得的纤维具有直径小、比表面积大等优点。本课题选取壳聚糖(CS)、聚乙烯醇(PVA)、纳米石墨颗粒(G)为原料，配制CS／PVA／G共混纺丝体系，研究纳米石墨颗粒在共混纺丝体系中的分散性，优化共混体系分散方案，分析纳米石墨颗粒含量对共混体系导电性能的影响，确定纳米石墨的导电渗流临界值；探索优化静电纺丝工艺参数，制备CS／PVA及CS／PVA／G复合纳米纤维；采用溶液原位化学聚合法，在复合纳米纤维表面均匀聚合导电聚合物聚苯胺(PANi)，制备CS／PVA／PANi及CS／PVA／G／PANi复合纳米

2、导电纤维。通过扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)、X射线衍射仪(Ⅺ①)、傅立叶红外光谱仪(F陬)、皮安表等对复合纳米纤维微观形貌、结构成分及导电性能进行分析与比较。结果表明，分散剂聚乙烯吡咯烷酮K90(PVP)与纳米石墨的质量比为1：1时，纳米石墨在共混体系中具有良好的分散性，纳米石墨的导电渗流临界值为12．5％；最优化静电纺丝工艺为：纺丝电压15kV，接收距离10em，挤出速度O．8mL／h；所制备复合纳米纤维中纳米石墨不会破坏壳聚糖和PVA间的强氢键作用以及结晶结构；聚苯胺已均匀包覆于纤维表面，呈现颗粒状，聚合后CS／PVA／PANi及CS／PVA／

3、G／PANi复合纳米导电纤维电导率提高了5到6个数量级，电导率为2．72X10一S／cm，导电性明显提高，己达到导电纤维范围。关键词：纳米纤维；壳聚糖；静电纺丝；纳米石墨颗粒；聚苯胺ABSTRACTElectrospinningisanimportantfeasiblemethodtoproducenanopolymerfiberseasilyandlow．costed．Electrospunfibershaveadvantageofhighspecificsurfaceandlowdiameter．Inthiswork，thechitosan(cs)，po

4、lyvinylalcohol(PVA)andnanographite(G)wereusedasrawmaterials．Polyvinylpyrrolidone(PVP)Wasemployedtoimprovethedispersibilityofnanographiteinthespinningsolutions，andtheinfluenceofgraphitemassfractionontheblendedsolutionwerestuded．CS／PVA／Gcompositenanofiberswerethenpreparedbyelectrospi

5、nning．Theeffectofelectrospinningprocessparametersontheformationandmorphologyofthefiberswerestuded，andtheoptimalprocessparameterswerefixed．PolyanilinewerecoatedonthesurfaceofCS／PVAcompositenanofibersandCS／PVA／Gcompositenanofibersbyin-situpolymerization．Thebestsitupolymerizationproce

6、ssparameterswerefixedbyaseriesofexperiments．ThesurfacemorphologyandthecompositionofthesenanofiberswerecharacterizedbySEM，TEM，XRDandFTIR．Theconductivityofallthecompositenanfibersweretestedcomparedandanalysed．Theresultsshowedthat，PVPcallimprovingthedispersibilityofnanographiteinthebl

7、endsystem，theconductivepercolationthresholdofnanographiteisabout12．5％．Theoptimalparametersofelectrospinningmethod：spinningvoltage15kV,receivingdistance10cm，extrusionrate0．8mL／h．ThenallOgraphitedoesnotdestroythehydrogenbondingandcrystalstructurebetweenchitosanandPVA．Polyanilinehasbe

8、enuniformlycoatedonthefibe