芳綸纖維具有優(yōu)秀的物理性能,廣泛應(yīng)用于工程領(lǐng)域,受到研究者的廣泛重視。然而,由于其表面活性較低,難以處理,因此當(dāng)前芳綸纖維材料的應(yīng)用研究中,大多存在諸如柔韌性較低,力學(xué)性能不夠出色,工藝復(fù)雜等問題。本論文的目的,就是開發(fā)具有高力學(xué)性能、制備工藝簡單的芳綸纖維材料,并驗證其應(yīng)用潛力和應(yīng)用價值。本論文采用真空抽濾法,制備了芳綸納米纖維/氧化石墨烯復(fù)合薄膜,利用SEM,TEM,FT-IR,XRD等表征和測試手段,研究了不同配方對薄膜性能的影響,并確定了氧化石墨烯最佳的加入比例。通過拉伸測試表明,當(dāng)氧化石墨烯的加入量為8%時,所制備的芳綸納米纖維/氧化石墨烯復(fù)合薄膜模量和純的芳綸納米纖維膜相比有大幅度提高。其親水性,柔韌性,透光性均較好,具有較高的應(yīng)用價值。為了研究并開發(fā)一種新的用于此復(fù)合薄膜制備工藝中的給質(zhì)子劑,選用75%乙醇作為給質(zhì)子劑制備了芳綸納米纖維/氧化石墨烯復(fù)合薄膜。通過一系列表征和測試,證明了水作為工藝中的給質(zhì)子劑更加有利于復(fù)合薄膜的性能提高,同時也為工藝的優(yōu)化提供了一個新的思路,具有一定的研究意義。以芳綸納米纖維及其復(fù)合體系為增強(qiáng)體,制備了芳綸本體納米增強(qiáng)纖維和碳納米管/芳綸復(fù)... 

【文章來源】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)黑龍江省 211工程院校 985工程院校

【文章頁數(shù)】：75 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

芳綸(聚對苯二甲酰對苯二胺)網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)圖[16]

哈爾濱工業(yè)大學(xué)工程碩士學(xué)位論文-3-與相鄰的酰胺鍵之間有共軛的π-π鍵作用，內(nèi)旋能較高。芳綸的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)如圖1-1所示。圖1-1芳綸(聚對苯二甲酰對苯二胺)網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)圖[16]芳綸纖維為亮黃色，可分為Kevlar29、Kevlar49、Kevlar69、Kevlar119、Kevlar149等商品名類型。其密度約為1.44g/cm3，模量約90GPa，斷裂強(qiáng)度可達(dá)2.8GPa以上，斷裂伸長率僅為2.4%，熱穩(wěn)定性優(yōu)異，可在180℃長時間使用，在500℃才開始碳化[16]。芳綸纖維除了具有一般纖維必備的高強(qiáng)度、高模量耐高溫等性質(zhì)，同時還具有質(zhì)量輕、耐化學(xué)腐蝕性能好、阻燃性強(qiáng)、抗疲勞、防水性能好的大量優(yōu)異物理性能和化學(xué)性能，因此頗受人們關(guān)注。除此之外，芳綸纖維還具有出色的耐磨性能，剛度好、力學(xué)性能顯著，因此可作為一種輕質(zhì)高強(qiáng)材料被廣泛應(yīng)用于防彈衣、駕駛艙配件等方面。如圖1-2所示，芳綸分子是酰胺對位相連。酰胺鍵的連接方式有兩種，包括反式連接和順式連接。圖1-2芳綸分子中酰胺鍵的連接方式(a-順式連接，b-反式連接)[16]苯環(huán)與相鄰的酰胺鍵之間以π-π共軛連接，具有較高的內(nèi)旋能。芳綸分子鏈

哈爾濱工業(yè)大學(xué)工程碩士學(xué)位論文-5-圖1-3芳綸纖維中的兩種作用力[17]1981年，由Takayanagi等人首先發(fā)現(xiàn)了：聚對苯二甲酰對苯二胺的酰胺基團(tuán)受氫氧化鈉等強(qiáng)堿的作用可以得到聚陰離子，其反應(yīng)原理如圖1-4所示。此外，研究還發(fā)現(xiàn)該聚陰離子易溶于二甲基亞砜(DMSO)等有機(jī)溶劑[18]。這是芳綸纖維納米分散化研究的第一步。圖1-4聚陰離子反應(yīng)原理[18]此后，Burch等研究者通過控制陽離子種類以及電荷釋放量來控制酰胺的去質(zhì)子化程度，進(jìn)而控制溶液粘度，最終利用旋涂法成功在玻璃基底上制備出了芳綸納米纖維薄膜。此研究還在熱解條件下，利用N-烷基上的Hoffman消除反應(yīng)對芳綸大分子進(jìn)行了分解，其反應(yīng)機(jī)理如圖1-5所示[19]。然而，此研究仍具有一定的局限性：此研究雖然證明了芳綸納米纖維可以通過制備獲得，但是受研究背景所限，并沒有對芳綸納米纖維分散的機(jī)理和本質(zhì)進(jìn)行深入分析和說明。

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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博士論文
[1]石墨烯改性環(huán)氧樹脂及其復(fù)合材料的性能研究[D]. 王富忠.武漢理工大學(xué) 2016

碩士論文
[1]石墨烯復(fù)合膜材料的制備工藝及其應(yīng)用[D]. 惠志清.南京郵電大學(xué) 2019



本文編號：3313823