碳納米管添加劑對Lyocell纖維結(jié)構(gòu)與性能的影響.pdf

1、Lyocell纖維是二十世紀(jì)九十年代開發(fā)出來的一種新型的纖維素纖維，其生產(chǎn)工藝簡單先進，對環(huán)境污染小，符合環(huán)保和可持續(xù)發(fā)展要求。因此，Lyocell纖維有望替代生產(chǎn)工藝嚴(yán)重污染環(huán)境的粘膠纖維。Lyocell纖維具有手感好、干強及濕強度均較高及吸濕透氣性佳等諸多優(yōu)良的性能，可廣泛應(yīng)用于服裝領(lǐng)域；其經(jīng)過改性研究，還有望開發(fā)成輪胎簾子線用纖維、碳纖維原絲、導(dǎo)電纖維、抗菌纖維等。因此，Lyocell纖維在工業(yè)、航天、軍事、醫(yī)療等領(lǐng)域有著廣泛的潛

2、在的應(yīng)用前景。
　　 今為止，國內(nèi)外對Locell纖維進行改性的研究報道不多，而將碳納米管添加至Lyocell中進行改性的研究更未見有報道。為此，本文將采用多壁碳納米管(MWNTs)添加劑對Lyocell纖維進行改性研究，探討了MWNTs的化學(xué)純化及表面功能化修飾、經(jīng)改性修飾后的MWNTs在N-甲基嗎啉-N-氧化物(NMMO)水溶液中的分散穩(wěn)定性及其對Lyocell紡絲原液流變性能、紡絲性能及纖維結(jié)構(gòu)與性能的影響。
　　

3、 本文首先研究了MWNTs的化學(xué)純化、表面功能化修飾及其在NMMO溶液中的分散穩(wěn)定性。紅外光譜分析結(jié)果表明：采用硝酸回流純化處理不僅可以提高MWNTs的純度，而且能夠在MWNTs表面接上羧基和羥基等官能團，使MWNTs的表面活性提高，從而有利于表面功能化。此外，偏光顯微鏡等的分析結(jié)果進一步表明，在上述純化基礎(chǔ)上利用適量的十二烷基苯磺酸鈉對MWNTs再進行表面功能化修飾可使MWNTs在NMMO水溶液中的分散穩(wěn)定性得到顯著提高。
　　

4、 本文采用哈克流變儀、自制的無計量泵的氣壓式單孔紡絲裝置及自制的帶有計量泵的多孔紡絲裝置等研究了MWNTs對Lyocell紡絲原液流變性能及紡絲性能的影響。研究結(jié)果表明：添加了MWNTs的纖維素/NMMO水溶液為切力變稀流體；少量(≤1wt％)MWNTs的添加可使溶液粘度有明顯的上升，但隨著MWNTs添加量的進一步增加，溶液粘度則隨之降低。纖維素/NMMO水溶液粘流活化能隨碳納米管含量的增加也有類似的變化規(guī)律。研究進一步發(fā)現(xiàn)，在本論文

5、所涉及的MWNTs添加量范圍內(nèi)，若MWNTs在纖維素/NMMO·H2O紡絲原液中的含量較高，其紡絲性能相對較差，MWNTs含量低至1wt％及以下時，紡絲成形良好。
　　 本文在上述研究基礎(chǔ)上，進一步采用強力儀、掃描電子顯微鏡、場發(fā)射掃描電子顯微鏡、X-光衍射儀、低電流高阻測量儀等對含有MWNTs的Lyocell復(fù)合纖維的結(jié)構(gòu)與性能進行了分析研究。結(jié)果發(fā)現(xiàn)：該復(fù)合纖維仍然具有纖維素Ⅱ晶型的特征；適量的MWNTs可以均勻分散在Lyo

6、cell纖維基體中并可使Lyocell/MWNTs復(fù)合纖維的力學(xué)性能有所提高。其中，1wt％MWNTs含量的Lyocell復(fù)合纖維的初始模量和強度分別比未添加MWNTs的Lyocell纖維提高42％和22％。此外，經(jīng)研究還發(fā)現(xiàn)，紡絲過程中，選擇合適的噴頭拉伸比，對提高MWNTs/Lyocell纖維的力學(xué)性能非常重要。本論文實驗條件下當(dāng)噴頭拉伸比達到3.48時，所得MWNTs/Lyocell纖維的力學(xué)性能較佳。利用二維X衍射法等對纖維的取