聚丙烯腈納米纖維復(fù)合膜的制備及其力學性能研究.pdf

1、采用靜電紡絲法可以較為簡便的制備出納米纖維，但是其力學性能不夠優(yōu)異，本文采用將兩種纖維膜復(fù)合的方法使其孔徑率減小，平均直徑增加以便于增加其力學性能。聚丙烯腈(PAN)被認為是當今制備碳纖維最為重要的原絲，其優(yōu)點設(shè)計具有高度的分子取向且具有較高的熔點，但是纖維比較蓬松、不耐磨。而聚環(huán)氧乙烷(PEO)屬于醚類化合物，大分子鏈內(nèi)含有大量的氧化物，因此極易發(fā)生氧化還原反應(yīng)以至于其熔點較低。將其與PAN纖維膜復(fù)合時，熔點較低的PEO纖維膜融化并覆

2、蓋在PAN纖維的表面有利于其孔徑率的減小纖維直徑的增大，從而改善其力學性能。而聚氨酯(PU)具有良好的機械性能、良好的柔韌性能、以及耐疲勞的性能，將PU與PAN參雜可以不僅改善PAN的強度差不耐磨等特點還大大改善了纖維膜的外貌特征以及透明度。
　　首先將PAN溶于N,N—二甲基甲酰胺(DMF)利用靜電紡絲的方法制備纖維膜，其紡絲參數(shù)為高壓電源12kv，噴絲頭和接收板距離12cm，紡絲速率為0.6ml/h。隨后分別制備濃度為5％、6

3、％、8％、9％的PEO/去離子水以制備PEO纖維膜，其紡絲參數(shù)為高壓電源12kv，噴絲頭和接收板距離15cm，紡絲速率為0.6ml/h。分別采用疊加法與對噴法將兩種膜疊加復(fù)合。通過TG分析PEO分解點確定復(fù)合膜的熱處理范圍，并通過SEM圖分析其形貌特征以及孔徑、直徑分布的變化確定最佳熱處理參數(shù)為140℃。通過力學性能測試分析其力學性能的變化確定最佳力學性能的復(fù)合膜熱處理參數(shù)為100℃。隨后通過對噴法制備PAN/PEO復(fù)合納米纖維膜，其紡

4、絲參數(shù)為高壓電源12kv，噴絲頭和接收板距離15cm，紡絲速率為0.6ml/h，兩個噴絲頭間距為1cm。熱處理后通過SEM圖分析其纖維膜變化情況，結(jié)果發(fā)現(xiàn)當熱處理溫度為100℃是復(fù)合膜內(nèi)纖維幾乎完全熔融。
　　其次采用混紡法制備混紡法制備PAN/PU復(fù)合納米纖維膜。首先將不同比例的PU與PAN高聚物溶于N,N—二甲基甲酰胺(DMF)，其比例分別為PAN:PU為2:8、3:7、4:6、5:5、6:4，其紡絲參數(shù)為高壓電源20kv，噴

5、絲頭和接收板距離18cm，紡絲速率為0.6ml/h。通過TG分析PU分解點確定復(fù)合膜的熱處理范圍，并通過SEM圖分析其形貌特征、孔徑、直徑分布以及透明度的變化確定最佳熱處理參數(shù)為200℃。
　　測試纖維膜熱處理前后的力學性能的變化。分析發(fā)現(xiàn)隨著PU含量的降低，纖維膜的斷裂強力有下降的趨勢。熱處理后纖維膜相對于熱處理前的力學性能有提升，初始模量與斷裂強度都有明顯的提升。通過測試不同熱處理溫度下制得纖維膜的透明度，結(jié)果表明隨著熱處理溫