多壁碳納米管增強(qiáng)聚酰胺6與聚酰胺66纖維的制備及性能.pdf

1、為了進(jìn)一步擴(kuò)大聚酰胺6(PA6)和聚酰胺66(PA66)在汽車、工業(yè)等領(lǐng)域，尤其是在汽車輪胎簾子線和繩索等高端領(lǐng)域的應(yīng)用，需要進(jìn)一步提高其力學(xué)性能。碳納米管(CNTs)作為新興的具有優(yōu)異力學(xué)、電學(xué)和熱學(xué)性能的納米材料，在復(fù)合材料中的應(yīng)用引起了廣泛的關(guān)注。然而，由于CNTs之間較強(qiáng)的范德華力和較大的長(zhǎng)徑比使其很難均勻的分散在聚合物基體中，這極大地限制了其實(shí)際應(yīng)用。如何均勻分散CNTs并且增強(qiáng)其和聚合物基體之間的界面結(jié)合能力，是目前急需解決

2、的問(wèn)題。為了解決熔融紡絲過(guò)程中多壁碳納米管(MWNTs)在PA6與PA66基質(zhì)中分散性差以及界面結(jié)合力弱的問(wèn)題，本文采用一種簡(jiǎn)單的球磨-熔融共混法制備了PA6/羧基化多壁碳納米管(MWNTs-COOH)復(fù)合纖維、PA66/表面修飾的MWNTs復(fù)合纖維。
　　首先制備了PA6/MWNTs-COOH納米復(fù)合纖維，通過(guò)透射電子顯微鏡(TEM)、X射線衍射儀(XRD)、拉曼光譜儀(Raman)對(duì)球磨后MWNTs-COOH的結(jié)構(gòu)進(jìn)行了研究。

3、并且研究了球磨時(shí)間和MWNTs-COOH添加量對(duì)PA6/MWNTs-COOH復(fù)合纖維力學(xué)與熱學(xué)性能的影響。結(jié)果表明，隨著球磨時(shí)間的增加，MWNTs-COOH的長(zhǎng)度逐漸下降，端口逐漸打開(kāi)，表面缺陷增多，但晶體結(jié)構(gòu)保存了下來(lái)。球磨3h后MWNTs-COOH的分散效果最佳。與傳統(tǒng)的濕法或熔融紡絲相比，采用球磨-熔融共混紡絲法，使MWNTs在復(fù)合纖維中分散更加均勻，提高了MWNTs的使用效率。當(dāng)MWNTs-COOH的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.1％時(shí)，復(fù)合纖

4、維的拉伸斷裂強(qiáng)度達(dá)到最大，復(fù)合纖維的斷裂強(qiáng)度比純的PA6纖維提高了67％，楊氏模量提高了91％。加入MWNTs-COOH提高了復(fù)合纖維的熱穩(wěn)定性。
　　其次制備了PA66/MWNTs納米復(fù)合纖維。對(duì)球磨后MWNTs的結(jié)構(gòu)及在PA66基質(zhì)中的分散性進(jìn)行了研究，對(duì)比分析了未修飾的多壁碳納米管(U-MWNTs)、羧基化多壁碳納米管(MWNTs-COOH)以及十二烷基苯磺酸鈉(SDBS)修飾的多、壁碳納米管(MWNTs-SDBS)對(duì)PA6

5、6纖維力學(xué)與熱學(xué)性能的影響。結(jié)果表明，與U-MWNTs相比，MWNTs-SDBS與MWNTs-COOH可以均勻的分散在復(fù)合纖維中，并且MWNTs-COOH與PA66基質(zhì)存在較強(qiáng)的界面相互作用。當(dāng)MWNTs-SDBS和MWNTs-COOH質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.1％時(shí)，復(fù)合纖維的拉伸斷裂強(qiáng)度達(dá)到最大，比純的PA66纖維提高了27％和24％，是原位聚合法制備的復(fù)合纖維的MWNTs質(zhì)量分?jǐn)?shù)的20％。加入MWNTs提高了復(fù)合纖維的結(jié)晶溫度、結(jié)晶度和熱穩(wěn)定