碳納米管-超高分子量聚乙烯纖維的表面改性及性能研究.pdf

1、浙江理工大學(xué)學(xué)位論文獨(dú)創(chuàng)性聲明本人聲明所呈交的學(xué)位論文是本人在導(dǎo)師指導(dǎo)下進(jìn)行的研究工作及取得的研究成果。除了文中特別加以標(biāo)注和致謝的地方外，論文中不包含其他人已經(jīng)發(fā)表或撰寫(xiě)過(guò)的研究成果，也不包含為獲得浙江理工大學(xué)或其他教育機(jī)構(gòu)的學(xué)位或證書(shū)而使用過(guò)的材料。與我一同工作的同志對(duì)本研究所做的任何貢獻(xiàn)均已在論文中作了明確的說(shuō)明并表示謝意。學(xué)位論文作者簽名：剮眈簽字日期：2d鄉(xiāng)年羅月tf日浙江理工大學(xué)碩士學(xué)位論文碳納米管／超高分子量聚乙烯纖維的表

2、面改性及性能研究碳納米管／超高分子量聚乙烯纖維的表面改性及性能研究摘要YIIIl12l12l19lf11lll3l811)8IIF超高分子量聚乙烯(UHMWFE)纖維是20世紀(jì)70年代初研制成功的高性能有機(jī)纖維，其相對(duì)分子質(zhì)量一般在150萬(wàn)以上，具有密度低，高強(qiáng)度，高模量，耐腐蝕，耐沖擊，自潤(rùn)滑等許多優(yōu)異的性能。盡管如此，UHMWPE在耐熱性，抗蠕變性以及電性能等許多方面仍存在很多的不足。將碳納米管加入超高分子量聚乙烯材料中并通過(guò)凍膠紡

3、絲法經(jīng)高倍拉伸制成碳納米管／超高分子量聚乙烯(CNTs／UHMWPE)纖維材料，不僅可以進(jìn)一步提高UHMWPE的力學(xué)性能，還可以改善其電性能，熱性能和抗蠕變性能。然而，由于超高分子量聚乙烯材料本身的結(jié)構(gòu)特征以及復(fù)合纖維材料在加工中的特殊工藝使得CNTs肘HMwPE纖維材料表面十分光滑，分子極性低，與其他材料難結(jié)合，使它的應(yīng)用受到了一定程度的限制。本論文首先對(duì)CNTs／UHMWPE纖維材料的結(jié)晶性能和蠕變回復(fù)性能進(jìn)行了測(cè)試，并用兩個(gè)模型分

4、別對(duì)蠕變和回復(fù)過(guò)程進(jìn)行了擬合。緊接著針對(duì)該纖維表面光滑，結(jié)合性能差的缺點(diǎn)采用鉻酸氧化法對(duì)纖維進(jìn)行表面改性，運(yùn)用正交實(shí)驗(yàn)法和單因子法找出了本次實(shí)驗(yàn)的最佳的工藝條件，采用掃描電鏡(SEM)，紅外光譜分析fiTm)，浸潤(rùn)性測(cè)試分析了處理后纖維表面性能的變化，通過(guò)單纖維抽拔實(shí)驗(yàn)分析了處理后纖維與環(huán)氧樹(shù)脂的界面結(jié)合性能。得到如下結(jié)論：1碳納米管在CNTs／UHMWPE纖維材料中發(fā)揮著成核劑的作用，提高了纖維的結(jié)晶度。純UHMWPE纖維和cNTs舢

5、『HMWPE纖維的蠕變量都隨著測(cè)試溫度的增加而增加，然而在同種條件下，CNTs似HMwPE纖維的形變量小于純UHMWPE纖維。用Burger模型擬合材料的蠕變過(guò)程并分析擬合后的參數(shù)發(fā)現(xiàn)，CNTs肘HM聊E的所有參數(shù)(EM，EK，T1M，11K)均大于UHMWPE，說(shuō)明復(fù)合纖維的彈性，剛性以及抗永久形變的能力都比純纖維高。用Weibull分布模型描述了材料的回復(fù)過(guò)程，擬合后得到材料蠕變中的三種形變量，發(fā)現(xiàn)相對(duì)于純UHMWPE，CNTs／U