最优化静电纺工艺制备纳米碳纤维原丝.pdfVIP

国外化纤技术 New Technology 最优化静电纺王艺制备纳米碳纤维原丝 Ashraf A Ali 等 摘 要:後纤维技术最重要的一个目的是获得小直径的破纤维，这样将会改善纤维的力学性能以及获 得是大的比表面积。静电纺能够制备直径踌越几个数量级(从微米到纳米)的聚合物纤锥。研究了利用 乳液聚合获得的高分子质量聚丙烯蜻(PANt 1.二甲基甲航腾 (DM的溶液.通过静电纺制备最小直径纳 米纤维的最优化工艺，并确定了拜里数、接收距离、纺丝角度以及电场强度与 PAN 纳米纤维的关系。 的纤维。 利用 PAN 作为制备碳纤维的原丝占商业碳纤 本研究尝试利用自制的乳液聚合高分子质量 维的90 %。通常认为，初生PAN 纤维中分子的取 PAN 聚合物，并使用 DMF 作为熔剂，表征静电纺 向度越高，最后获得的碳纤维的力学性能(特别是 工艺和研究加工参数对获得纤维性能的影响。 同 模量)就越高。 时，我们尝试回答以下这个问题:在什么条件下， 静电纺过程中，高压电场施加到毛细管中的 可以获得直径小于 1∞ nm(根据自然科学基金的 聚合物溶液上，当电场力达到临界值之后，毛细管 头端悬挂的破滴就会从半球形转变成锥形，形成泰 定义，小于 1∞m的纤维称为纳米纤维)的碳纤 维原丝。另外，本文意图在以下方面做初步的研 勒锥。 泰勒锥的尺寸依赖于悬挂液滴的尺寸以及外 究:制备及表征随机以及连续状纳米碳纤维，并通 加电压值， 当施加的电场力克服悬挂液滴的表面张 过三个步骤对静电纺PAN 纳米纤维进行热处理， 力时，带电射流就会从锥顶端喷射出来，射流的尺 以获得最佳的碳纤维结构。三个步骤具体为:预氧 寸依赖于泰勒锥的尺寸。去除洛剂并形成纤维，可 化(空气气氛，温度为2∞ 。C，时间为20 min) ; 0 以通过两种方式:洛剂在啧丝头和收集屏之间的空 碳化(氮气气氛，温度为750 C，时间为ωmin) ; 间内挥发去除;利用凝固浴将溶剂去除。本研究中 石墨化(氮气气氛，温度为 1 6∞。C ，时间为 用到的是前一种方式。 ωmin) 。最后，对两种状态(无规纳米纤维毡和 近年来，研究人员对静电纺工艺的兴趣逐渐 连续长丝)的纳米碳纤维结构进行了形态、力学以 增加。大部分关于静电纺的文献已经研究了能够获 及拉曼表征。 得纤维的聚合物溶剂体系。一些研究人员研究了静 1 试验 电纺工艺和获得纤维性能之间的关系，考虑到的加 工参数包括溶被浓度、蒙古度、收集距离和拜里数 1.1 原料 (Be町s