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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、的問題。為了解決熔融紡絲過程中多壁碳納米管(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,表面缺陷增多,但晶體結(jié)構(gòu)保存了下來。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
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