靜電紡絲法控制微觀結(jié)構(gòu)及聚合物的功能化改性研究.pdf

1、靜電紡絲是制備纖維的有效方法，目前有關(guān)靜電紡絲的研究重點(diǎn)多放在對(duì)纖維本身的微觀結(jié)構(gòu)和性能的改變上，而以靜電紡絲為基本手段對(duì)聚合物復(fù)合材料的微觀結(jié)構(gòu)進(jìn)行控制，進(jìn)一步對(duì)聚合物進(jìn)行功能化改性的研究卻很少。本論文采用靜電紡絲構(gòu)造了不同微觀結(jié)構(gòu)的聚合物復(fù)合材料，同時(shí)，利用這些特殊的微觀結(jié)構(gòu)對(duì)聚合物進(jìn)行了有效的功能化改性。主要內(nèi)容包括以下三部分:
　　 1.采用靜電紡-原位成膜法制備了MWCNTs取向排列的MWCNTs/聚合物復(fù)合材料，比較

2、研究了其與溶液鋪膜法制備的MWCNTs管無規(guī)分散的復(fù)合材料的微觀結(jié)構(gòu)和介電性能。結(jié)果表明，采用靜電紡-原位成膜方法，可使MWCNTs取向排列和均勻的分散，不容易形成團(tuán)簇或相互搭接形成導(dǎo)通網(wǎng)絡(luò)，所得的復(fù)合材料擁有高的介電常數(shù)(105)、低的介電損耗(0.8)，高的電擊穿強(qiáng)度及穩(wěn)定的能量密度，其介電性能對(duì)頻率的依賴性也很小。然而，對(duì)于溶液鋪膜法形成的復(fù)合材料來說，盡管其介電常數(shù)很高(400)，其介電損耗也大幅增加(15)，電擊穿強(qiáng)度很低，能

3、量密度的下降明顯，且其介電性能對(duì)頻率的依賴性很強(qiáng)。這暗示通過靜電紡-原位成膜方法可方便地控制MWCNTs的取向排列方式，以調(diào)控復(fù)合材料的介電性能，使其兼具高介電常數(shù)、低介電損耗、高電擊穿強(qiáng)度、高能量密度及介電性能的穩(wěn)定性。
　　 2.采用靜電紡-原位交聯(lián)法制備了Fe3O4納米粒子分散均勻的聚丁二烯橡膠(BR)復(fù)合材料，研究了Fe3O4納米顆粒的分散狀態(tài)和復(fù)合材料的磁性能，揭示了磁性納米顆粒的分散性對(duì)復(fù)合材料磁性能的影響。結(jié)果表明

4、，相比傳統(tǒng)的溶液復(fù)合方法，在相同F(xiàn)e3O4納米顆粒載量下，利用靜電紡-原位交聯(lián)方法制備的彈性體磁性復(fù)合材料飽和磁強(qiáng)度提高21％，矯頑力提高69％。這歸功于靜電紡絲過程中溶劑的快速揮發(fā)和超受限空間，以及原位快速的室溫光固化，有效阻止了已形成良好分散的Fe3O4納米粒子二次聚集。Fe3O4納米粒子的分散性對(duì)磁性復(fù)合材料的飽和磁強(qiáng)度和矯頑力均有不同程度的影響。
　　 3.采用靜電紡絲方法制備了TPU彈性體纖維取向排列和網(wǎng)絡(luò)排列的TPU

5、/PLA復(fù)合材料，研究了TPU纖維的排列狀態(tài)對(duì)PLA的增韌機(jī)理與效果。研究表明，相比于溶液共混法所制備的海島結(jié)構(gòu)的TPU/PLA復(fù)合材料，利用靜電紡絲法制備的取向結(jié)構(gòu)和網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的TPU/PLA復(fù)合材料的斷裂伸長(zhǎng)率與應(yīng)力應(yīng)變能均有很大的提高。20wt％TPU含量下斷裂伸長(zhǎng)率由海島結(jié)構(gòu)的0.2增加至取向結(jié)構(gòu)的2.0，進(jìn)一步增至網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的2.3，應(yīng)力應(yīng)變能由海島結(jié)構(gòu)的5.3 J*m-3增加至取向結(jié)構(gòu)的31.3 J*m-3和網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的34.9