静电纺MWNTs/丝素复合纳米纤维的结构与性能
静电纺丝工艺是利用外加电场生产直径在亚微米级的纤维的一种简单方便的技术。它不仅适用于天然聚合物也适用于合成高聚物。用静电纺丝的方法制备的再生丝素纤维(ERS)具有纤维直径小,.比表面积高的特点,并且具有良好的生物相容性和生物降解性,可作为组织工程的支架、伤口包扎材料和药物释放的载体。但是由于其结构稳定性差,在水中易发生溶解或部分溶解,并且产生强烈的收缩,这些都严重制约了它的应用。
自从碳纳米管被发现之后,由于其优良的结构、机械、化学、热学、光学以及电学性质引起了科学家的广泛关注。由于静电纺纳米纤维结晶度低、机械性能较差,而使其实际应用受到了限制,使用碳纳米管作为增强体可以改善纳米纤维的性能。
本课题采用静电纺丝的方法制各了丝素/MWNTs和丝素/MWNTs/聚酰胺复合纳米纤维,研究了碳纳米管质量分数对复合纤维结构与性能的影响,以及醇蒸汽处理对两种复合纤维的作用。
碳纳米管质量分数与丝素/MWNTs复合纤维结构与性能之间的关系
碳纳米管与丝素之间不是简单的物理混合,而是形成了某些化学键,这有利于增强效果的提高。随着碳纳米管质量分数的增加,纤维直径减小,纤维内部结构的规整性得到了改善。纺丝液中碳纳米管质量分数小于1％时,对丝素/MWNTs复合纤维毡的断裂强度与初始模量都有明显的增强效应,但碳纳米管质量分数过高时,力学性能反而恶化。断裂伸长与碳纳米管质量分数之间没有明显的相关性。
碳纳米管质量分数与丝素/MWNTs/聚酰胺复合纤维结构与性能之间关系
添加碳纳米管之后,可以纺制得到直径在100nm以下的丝素/MWNTs/聚酰胺复合纤维,并且纤维直径有随碳纳米管质量分数增加而减小的趋势。在一定的碳纳米管质量分数范围内,纤维的结晶度(纺丝液中MWNTs≤1.5％)、力学性能(纺丝液中MWNTs≤0.9％)都得到了有效的改善。热稳定性随碳纳米管质量分数的增加有所改善。
乙醇蒸汽处理对两种复合纤维的作用
乙醇蒸汽处理对丝素/MWNTs复合纤维的外观以及结晶结构没有产生很大的影响,热稳定性也只是略有提高,而对力学性能的影响比较大,纤维毡的断裂强度有很大的提高,初始模量相对于原样也提高,但是乙醇蒸汽处理没有使纤维毡发生脆化。
乙醇蒸汽使含碳纳米管比较少的丝素/MWNTs/聚酰胺复合纤维发生了溶胀与粘连,而碳纳米管质量分数较大的这种复合纤维只是发生了径向膨胀；纤维的结晶度与热稳定性提高,说明纤维结构变得完善；纤维毡的断裂强度、初始模量以及断裂伸长都增大,显示了乙醇蒸汽处理是一种有效的改善静电纺丝素/MWNTs/聚酰胺复合纤维的结构与性能的方法。
多壁碳纳米管;静电纺丝;再生丝素纤维;聚酰胺6;结构性能
苏州大学
硕士
纺织材料与纺织品设计
潘志娟
2010
中文
TS102.33;TB383
68
2011-05-31（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）