单壁碳纳米管/聚酰亚胺纳米复合纤维熔融纺制
日期：2019-02-21 10:34
图5-9 1%（质量分数） SWCNT/ Ultem纳米复合纤维用氯仿刻蚀
约33%后表面的形态，箭头表示纤维方向
碳纳米管是一种新型的无机碳材料,以其独特的结构和优异的力学、电学性能引起了人们的广泛关注。单壁碳纳米管( SWCNT)是具有直径约为1nm,长度为几微米特征的单层石墨圆筒。以 SWCNT对聚合物进行掺杂改性,实现了SWCNT微观纳米结构到宏观复合材料的飞跃,受其启发NASA的 Siochi等通过熔融纺丝的方法制备了单壁碳纳米管/聚酰亚胺纳米复合纤维。
SWCNT/ Ultem纳米复合纤维的制备是将一定质量比的单壁碳纳米管添加到 Ultem粒料,在325℃进行熔融混合后,将得到的材料通过筛网过滤,用单螺杆挤出机挤出,然后通过卷绕拉伸得到直径为1μm至几百微米的复合纤维。
图5-9是1%(质量分数) SWCNT/Utem复合纤维溶解在氯仿中表面刻蚀后的扫描电镜照片,纤维表面出现在剪切流动方向排列的纤状特征,这些纤状特征与单壁碳纳米管束的尺寸一致,说明在熔融挤出过程中单壁碳纳米管被成功分散,并沿纤维轴方向择优排列,但仍然可见一些单壁碳纳米管的聚集。
研究表明,单壁碳纳米管的加入没有损害纤维的热性能。数据分别由美国航空航天局兰利研究中心( Instron)和佐治亚理工学院(RSA)提供。从两个实验室中得到的拉伸模量的数据表明,通过1%(质量分数)单壁碳纳米管掺杂的Urem,拉伸弹性模量增加高达50%,拉伸模量和强度随着 SWCNT含量的增加而增加。增加强度对比实验 SWCNT无规未定向掺杂薄膜高得多,但比从有序不连续纤维增强的聚合物复合材料预期的理论值小,作者认为这种较低的改善可能是由于单壁碳纳米管分散得并不完善。
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