石墨烯共聚改性PET纤维的制备及性能研究

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1、学校代码：10255学号：2160208硕士学位论文石墨烯共聚改性PET纤维的制备及性能研究PREPARATIONOFGRAPHENEOXIDECOPOLYMERIZATIONMODIFIEDPETFIBERSANDSTUDYONTHEIRS’PROPERITIES专业：纺织工程作者：刘圆圆导师：王学利答辩日期：2018年5月30日东华大学学位论文原创性声明本人郑重声明：我恪守学术道德，崇尚严谨学风。所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果。除文中已明确注明和引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品及成果的

2、内容。论文为本人亲自撰写，我对所写的内容负责，并完全意识到本声明的法律结果由本人承担。学位论文作者签名：日期：2018年5月30日东华大学学位论文版权使用授权书学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅或借阅。本人授权东华大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。本学位论文属于保密□，在年解密后适用本版权书。不保密▇。学位论文作者签名：指导教师签名：日期：2018年5月30日日期：2018年5月东华大学

3、刘圆圆硕士学位论文答辩委员会成员名单姓名职称职务工作单位备注靳向煜教授答辩委员会主席东华大学胡吉永副教授答辩委员会委员东华大学刘若华副教授答辩委员会委员东华大学钱春芳高工答辩委员会委员上海特安纶纤维有限公司张庆教授级高工答辩委员会委员上海市纺织科学研究院丁倩实验师答辩委员会秘书东华大学东华大学硕士学位论文摘要石墨烯共聚改性PET纤维的制备及性能研究摘要聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET）是由对苯二甲酸（PTA）和乙二醇（EG）经缩合聚合反应制备得到一种综合性能优异的聚合物材料，被广泛的应用于电子器件，工程塑料以及包装和合成纤维领域。尤其是在合成纤维中，PET占比高达

4、80%。开发功能性的PET纤维，引起了人们越来越多的关注。传统的改性方法一般是通过改性基体，引入纳米粒子如碳纳米管（CNT），二氧化硅，蒙脱土功能助剂等来获取高性能和功能型的PET。石墨烯作为一种机械性能优良，导电导热性能优异的材料，为开发高性能的PET提供了一条新思路。本课题主要的研究内容和结论如下：1.对氧化石墨烯（GO）进行筛选，主要考虑的是GO的活性基团的含量，以及GO的粒径等指标。最终选定综合性能较好的氧化石墨烯，并对其结构和表面形貌进行表征。红外光谱和XPS以及Raman光谱结果证明GO表面较石墨而言有较多缺陷即含有丰富的活性官能团，XRD结果表明

5、GO的片层间的距离较大，结构疏松，易被剥离成单层状态。此外选用SEM观察了GO的表面形貌和粒径分布，发现GO粒径分布相对较窄，均为几个微米左右。2.采用直接酯化法将对苯二甲酸（PTA）和乙二醇（EG）以及第三反应单体氧化石墨烯（GO）制备得到石墨烯共聚改性PET，通过在聚酯合成的不同阶段加入GO，并调整GO的添加比例，得到两I东华大学硕士学位论文摘要个系列，质量分数分别为0.1%，0.5%，1%，3%，4个比例共8种氧化石墨烯共聚改性PET（GO-PET1和GO-PET2），并测试其特性粘度。为了研究GO与PET之间的化学相互作用关系，并通过反复的溶解离心洗涤

6、的方法对GO-PET进行提纯，得到提纯后的接枝有PET的GO（P-GO-PET），采用红外光谱（FTIR），XPS，Raman，XRD表征了P-GO-PET的结构。FTIR和XPS的结果表明，PET分子链成功接枝到氧化石墨烯片上，Raman光谱和溶解实验也从一定程度上反映了经过共聚反应以后，GO的表面结构以及表面溶解性能发生了变化，同样可以从一定程度上说明PET分子链已经被成功的引入到GO片上。粘度和TGA测试的结果表明，随着GO含量的增加，PET的分子量呈现下降的趋势，且系列二的反应率高于系列一。并通过DSC，TGA以及XRD对氧化石墨烯共聚改性PET（GO

7、-PET）的热性能和结晶性能进行研究。研究发现改性PET的热稳定性随着GO的添加量呈现先增加后减小的趋势。XRD的结果表明少量GO的加入使得材料的晶核密度增大，结晶度增加，结晶性能得到改善。但是系列2中，GO含量过高时（1%），由于发生交联反应，结晶度反而下降。3.此外又精选了系列一，0.1%，0.5%（GO-PET1-0.1,GO-PET1-0.5）和系列二，0.1%含量（GO-PET2-0.1）的三个样品进行熔融纺丝，每个样品分别进行了3.2，3.5，3.8倍牵伸。对纤维的取向度，沸水收缩率以及力学性能和抗静电和抗菌性能均进行了研究。结果表明，纤维的取向度

8、和结晶度随着牵伸倍数的增加而增大，但G