改性碳纳米管海藻酸钠复合纤维的制备及其性能研究.docx

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1、改性碳纳米管/海藻酸钠复合纤维的制备及其性能研究碳纳米管（CNTs）由于优异的力学、电学和热学性能,而受到科研工作者们广泛关注。但由于CNTs极大的表面能,分子间较强的范德华力,使得CNTs极易发生团聚,难以分散,对其进行表面改性以此来提高其溶解性,分散性和后加工性成为研究者关注的热点。本文以混酸（硫酸和硝酸）对多壁碳纳米管（MWNTs）进行共价键修饰,制备得到氧化多壁碳纳米管（O-MWNTs）,实现MWNTs在水溶液中的良好分散,并利用扫描电镜和傅里叶红外光谱对O-MWNTs进行表征和分析。将海藻酸钠（SA）溶液和O-MWNTs进行共混,制备

2、出不同质量配比的纺丝原液,经不同的工艺方法制备出SA/O-MWNTs复合纤维,测试其拉伸性能及吸水、吸盐性能。系统研究了反应温度、反应时间以及混酸浓度对混酸氧化MWNTs失重率的影响。结合正交实验分析得出:混酸浓度对MWNTs氧化改性影响最大,其次是反应温度,反应时间影响最弱。确定混酸氧化的最佳工艺条件:混酸浓度8mol/L,反应温度100℃和反应时间8h。通过红外光谱分析得出:经混酸氧化后,在MWNTs表面成功引入羧基,羟基等活性基团。采用注射器湿法纺丝的方法,通过调节纺丝原液中O-MWNTs/SA的配比,得到不同组分含量的SA/O-MWNT

3、s复合纤维。复合纤维的拉伸强度随着O-MWNTs的加入表现出先增强后减弱的趋势,当O-MWNTs/SA比值为25wt%时,复合纤维的拉伸强度达到65MPa,拉伸形变达到13.9%,较纯SA纤维分别提高了85%和24%;采用纺丝机湿法纺丝的工艺制备SA/O-MWNTs复合纤维。复合纤维的拉伸强度和拉伸形变也随着O-MWNTs的加入表现出先增强后减弱的趋势。当O-MWNTs/SA比值为1wt%时,复合纤维的拉伸强度达到101MPa,拉伸形变达到19.6%,较纯SA纤维分别提高了57%和17%。MWNTs经改性后,其表面引入亲水性基团,使得复合纤维亲

4、水性增强,从而增加了复合纤维的吸水能力。由于复合纤维Na⁺会和Ca²⁺发生离子交换,纤维中Na⁺含量的增加将使得纤维更容易形成凝胶,从而增加其对生理盐水的吸收能力。