多壁碳納米管增強聚酰胺6與聚酰胺66纖維的制備及性能.pdf

1、為了進一步擴大聚酰胺6(PA6)和聚酰胺66(PA66)在汽車、工業(yè)等領域，尤其是在汽車輪胎簾子線和繩索等高端領域的應用，需要進一步提高其力學性能。碳納米管(CNTs)作為新興的具有優(yōu)異力學、電學和熱學性能的納米材料，在復合材料中的應用引起了廣泛的關注。然而，由于CNTs之間較強的范德華力和較大的長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際應用。如何均勻分散CNTs并且增強其和聚合物基體之間的界面結合能力，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基質中分散性差以及界面結合力弱的問題，本文采用一種簡單的球磨-熔融共混法制備了PA6/羧基化多壁碳納米管(MWNTs-COOH)復合纖維、PA66/表面修飾的MWNTs復合纖維。
　　首先制備了PA6/MWNTs-COOH納米復合纖維，通過透射電子顯微鏡(TEM)、X射線衍射儀(XRD)、拉曼光譜儀(Raman)對球磨后MWNTs-COOH的結構進行了研究。

3、并且研究了球磨時間和MWNTs-COOH添加量對PA6/MWNTs-COOH復合纖維力學與熱學性能的影響。結果表明，隨著球磨時間的增加，MWNTs-COOH的長度逐漸下降，端口逐漸打開，表面缺陷增多，但晶體結構保存了下來。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在復合纖維中分散更加均勻，提高了MWNTs的使用效率。當MWNTs-COOH的質量分數為0.1％時，復合纖

4、維的拉伸斷裂強度達到最大，復合纖維的斷裂強度比純的PA6纖維提高了67％，楊氏模量提高了91％。加入MWNTs-COOH提高了復合纖維的熱穩(wěn)定性。
　　其次制備了PA66/MWNTs納米復合纖維。對球磨后MWNTs的結構及在PA66基質中的分散性進行了研究，對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PA6

5、6纖維力學與熱學性能的影響。結果表明，與U-MWNTs相比，MWNTs-SDBS與MWNTs-COOH可以均勻的分散在復合纖維中，并且MWNTs-COOH與PA66基質存在較強的界面相互作用。當MWNTs-SDBS和MWNTs-COOH質量分數為0.1％時，復合纖維的拉伸斷裂強度達到最大，比純的PA66纖維提高了27％和24％，是原位聚合法制備的復合纖維的MWNTs質量分數的20％。加入MWNTs提高了復合纖維的結晶溫度、結晶度和熱穩(wěn)定