碳納米管-聚乙烯醇復(fù)合紗的制備和機(jī)電性能研究.pdf

1、隨著社會(huì)的發(fā)展，織物在人們的日常生活中扮演的角色越來越重要，織物的作用也不只是局限在遮羞保暖，許多功能奇特的織物隨之出現(xiàn)。如防水透濕織物，可以改善織物舒適性;阻燃織物，可用于消防;還有抗紫外線織物，電磁屏蔽織物等。在眾多的織物中，智能織物越來越受到國內(nèi)外研究學(xué)者的關(guān)注。
　　智能織物可分為兩大類，一類是直接將傳感原件和導(dǎo)電絲形成回路附著在織物上，這類織物的舒適性會(huì)大大下降，尤其是當(dāng)附著原件柔韌性差的時(shí)候;另一類就是將一些柔韌性好的

2、材料制備成傳感材料和電學(xué)原件，比如導(dǎo)電纖維，光纖，經(jīng)過改性的普通纖維，導(dǎo)電聚合物，壓阻材料等，這種方法制備的智能織物具有很好的穿著舒適性，且具有一定的耐洗滌作用，但是織物的傳感性能差。
　　1991年日本電子公司的Iijima博士用高分辨透射電鏡分析電弧法產(chǎn)生的石墨陰極沉積物時(shí)，發(fā)現(xiàn)了具有納米尺寸結(jié)構(gòu)的碳的多層管狀物，稱之為碳納米管。碳納米管具有很多優(yōu)秀的性能，碳納米管理論的楊氏模量約為1TPa，拉伸強(qiáng)度約100GPa，除此之外碳

3、納米管還具有壓阻性能，就拉伸過程中，碳納米管的電阻會(huì)發(fā)生變化。但是碳納米管屬于納米尺寸，很難實(shí)際應(yīng)用，為此國內(nèi)外研究者，將碳納米管制備得到碳納米管紗線，碳納米管紗線繼承了碳納米管紗線的優(yōu)異的強(qiáng)度和模量，并且依然具有壓阻性能。
　　本文有意將碳納米管紗線奇特的壓阻性能應(yīng)用在智能織物上，但是碳納米管紗線機(jī)械性能優(yōu)異的紗線成本太高，成本低的碳納米管紗線機(jī)械性能又差，碳納米管紗線本身的耐磨性差等。為此本文制備了碳納米管/聚乙烯醇復(fù)合紗（之

4、后簡稱CNT/PVA復(fù)合紗），并對(duì)復(fù)合紗的性能進(jìn)行研究。研究內(nèi)容如下所示:
　　1.本文比較了三種不同的CNT紗線，第一種CNT紗線是由碳納米管陣列紡絲而成，稱為ACNT紗線;第二種和第三種CNT紗線均是由化學(xué)氣象沉積法制備得到，稱為FCNT紗線，但是兩種紗線直徑存在差異，第二種紗線的直徑小于第三種紗線，依次稱為FCNT14紗線和FCNT60紗線。通過對(duì)三種CNT紗線機(jī)械性能和傳感性能的比較，甄選出最適合制備傳感器的紗線FCNT6

5、0紗線。
　　2.通過三種不同的制備方法蘸浸復(fù)合法、點(diǎn)滴復(fù)合法、卷繞浸漬復(fù)合法的比較研究，發(fā)現(xiàn)第三種卷繞浸漬復(fù)合法制備的復(fù)合紗的紗線不勻率最小，選取第三種方法制備CNT/PVA復(fù)合紗。通過調(diào)節(jié)PVA溶液的濃度(0％，1％，3％，5％，7％)，制備得到不同的CNT/PVA復(fù)合紗。
　　3.研究了5種不同CNT/PVA復(fù)合紗和原FCNT60紗線的拉伸性能和耐磨性能，發(fā)現(xiàn)PVA溶液濃度為5％時(shí)CNT/PVA復(fù)合紗的性能最優(yōu)，與FC