靜電紡絲法制備RGO/PU納米復合纖維的研究
發(fā)布時間：2021-09-27 23:25
采用改進Hummer法制備了氧化石墨烯,并由氧化石墨烯制備了還原氧化石墨烯（RGO）,將其添加到熱塑性聚氨酯（PU）紡絲液中,用靜電紡絲法制備了RGO/PU納米復合纖維。討論了紡絲電壓對纖維的影響,考察了復合纖維膜的形貌、導電性能和力學性能。結果表明,紡絲電壓為2328 k V時有明顯的泰勒錐;在PU中添加質量分數為0.50%的RGO可以明顯提高復合纖維的導電性能;加入RGO后PU纖維拉伸強度和斷裂伸長率提升明顯。
【文章來源】：聚氨酯工業(yè). 2016,31(04)北大核心
【文章頁數】：4 頁
【部分圖文】：
不同電壓下ＲGO/PU納米復合纖維照片
kV時電場強度過低，電場力小于液滴表面張力，容易堵住噴頭。當電壓大于28kV時，泰勒錐不再明顯，電紡射流不再以泰勒錐形式紡出，紡絲過程變得不穩(wěn)定。只有紡絲電壓在23～28kV時有明顯的泰勒錐，因此選擇23、25、27和28kV4個不同電壓下觀察電壓對復合纖維形貌的影響，結果見圖1。圖1不同電壓下ＲGO/PU納米復合纖維照片從圖1中可以看到，隨紡絲電壓增大，纖維平均直徑變小，這是由于更高的電場強度使射流獲得更大的加速度，有利于形成更細的纖維。后續(xù)試驗中紡絲電壓設定為27kV。2.2ＲGO添加量對復合纖維形貌的影響圖2為不同ＲGO添加量的ＲGO/PU納米復合纖維的SEM照片。圖2不同ＲGO含量的ＲGO/PU納米復合纖維的SEM照片從圖2(a)中可看到，純PU納米纖維表面光滑;圖2(b)中，ＲGO質量分數為0.05%時，復合納米纖維表面無明顯變化;隨ＲGO含量的增加，在圖2(c)中可以明顯看到ＲGO的存在;圖2(d)中，所得的復合納米纖維表面變得粗糙，有少量珠節(jié)出現;在圖2(e)中纖維直徑明顯變粗，纖維表面出現了大量的珠節(jié)。這是由于隨ＲGO添加量的增加，ＲGO團聚引起的。這表明ＲGO的用量會影響到復合納米纖維的成纖性能，不能過多添加。當ＲGO質量分數為0.10%～0.50%之間均可獲得形貌良好的ＲGO/PU納米復合纖維。2.3ＲGO添加量對復合纖維導電性能的影響為研究ＲGO/PU復合纖維電學性能，同時說明ＲGO如何影響纖維的導電性能，對不同ＲGO含量第4期李棟，等·靜電紡絲法制備ＲGO/PU納米復合纖維的研究·37·
褿O添加量的增加，電阻降低，復合纖維有了導電性能，當ＲGO質量分數為0.50%時，復合纖維的體積電阻率下降了6個數量級，說明復合纖維導電性有了明顯增強。當ＲGO質量分數由0.50%增加到1.00%，體積電阻率基本維持不變。這可能是由于大量添加的ＲGO在復合纖維體內形成網格，但過多的ＲGO會引起團聚，并不能進一步提高復合纖維導電性�；谄鋬�(yōu)異的導電性，可以在ＲGO/PU復合纖維上加載有效金屬離子，用作化學催化傳感器。2.4ＲGO添加量對復合纖維力學性能的影響ＲGO添加量對ＲGO/PU納米復合纖維膜的拉伸性能的影響見圖3。1—拉伸強度;2—斷裂伸長率圖3ＲGO添加量對ＲGO/PU納米復合纖維膜的拉伸性能的影響從圖3中可以看到，相對于純PU纖維，納米復合纖維膜拉伸強度和斷裂伸長率都得到了加強。隨ＲGO添加量的增加，性能改善明顯，但ＲGO質量分數為1.00%的拉伸強度小于0.50%的拉伸強度，表明ＲGO質量分數為0.10%～0.50%范圍內可明顯改善復合纖維力學性能。這是由于加入少量的ＲGO在纖維內形成網格，加粗了纖維直徑，拉伸強度增加明顯。過量的ＲGO在纖維內形成珠節(jié)，造成PU基體斷裂，過多的斷點降低了拉伸強度，同時由于纖維相互交格，促使其斷裂伸長率相對較大。3結論(1)在紡絲電壓為23～28kV時，可采用靜電紡絲法制備得到形貌完好的ＲGO/PU納米復合纖維。(2)當ＲGO加入量在0.10%～0.50%時，復合纖維具有較好成纖性，過量ＲGO會引起纖維出現珠節(jié)。(3)ＲGO的加入可以大幅提高PU的導電性能，當ＲGO質量分數為0.50%時，體積電阻率相對于純PU下降了6個數量級。(4)相對于純PU纖維，復合納米纖維膜拉伸強度和斷裂伸長率都得到了加強。參考文獻［1］劉益軍．聚氨酯樹脂及其應用［M］．北京:化學工業(yè)出版社，2011:409－41
本文編號：3410809
【文章來源】：聚氨酯工業(yè). 2016,31(04)北大核心
【文章頁數】：4 頁
【部分圖文】：
不同電壓下ＲGO/PU納米復合纖維照片
kV時電場強度過低，電場力小于液滴表面張力，容易堵住噴頭。當電壓大于28kV時，泰勒錐不再明顯，電紡射流不再以泰勒錐形式紡出，紡絲過程變得不穩(wěn)定。只有紡絲電壓在23～28kV時有明顯的泰勒錐，因此選擇23、25、27和28kV4個不同電壓下觀察電壓對復合纖維形貌的影響，結果見圖1。圖1不同電壓下ＲGO/PU納米復合纖維照片從圖1中可以看到，隨紡絲電壓增大，纖維平均直徑變小，這是由于更高的電場強度使射流獲得更大的加速度，有利于形成更細的纖維。后續(xù)試驗中紡絲電壓設定為27kV。2.2ＲGO添加量對復合纖維形貌的影響圖2為不同ＲGO添加量的ＲGO/PU納米復合纖維的SEM照片。圖2不同ＲGO含量的ＲGO/PU納米復合纖維的SEM照片從圖2(a)中可看到，純PU納米纖維表面光滑;圖2(b)中，ＲGO質量分數為0.05%時，復合納米纖維表面無明顯變化;隨ＲGO含量的增加，在圖2(c)中可以明顯看到ＲGO的存在;圖2(d)中，所得的復合納米纖維表面變得粗糙，有少量珠節(jié)出現;在圖2(e)中纖維直徑明顯變粗，纖維表面出現了大量的珠節(jié)。這是由于隨ＲGO添加量的增加，ＲGO團聚引起的。這表明ＲGO的用量會影響到復合納米纖維的成纖性能，不能過多添加。當ＲGO質量分數為0.10%～0.50%之間均可獲得形貌良好的ＲGO/PU納米復合纖維。2.3ＲGO添加量對復合纖維導電性能的影響為研究ＲGO/PU復合纖維電學性能，同時說明ＲGO如何影響纖維的導電性能，對不同ＲGO含量第4期李棟，等·靜電紡絲法制備ＲGO/PU納米復合纖維的研究·37·
褿O添加量的增加，電阻降低，復合纖維有了導電性能，當ＲGO質量分數為0.50%時，復合纖維的體積電阻率下降了6個數量級，說明復合纖維導電性有了明顯增強。當ＲGO質量分數由0.50%增加到1.00%，體積電阻率基本維持不變。這可能是由于大量添加的ＲGO在復合纖維體內形成網格，但過多的ＲGO會引起團聚，并不能進一步提高復合纖維導電性�；谄鋬�(yōu)異的導電性，可以在ＲGO/PU復合纖維上加載有效金屬離子，用作化學催化傳感器。2.4ＲGO添加量對復合纖維力學性能的影響ＲGO添加量對ＲGO/PU納米復合纖維膜的拉伸性能的影響見圖3。1—拉伸強度;2—斷裂伸長率圖3ＲGO添加量對ＲGO/PU納米復合纖維膜的拉伸性能的影響從圖3中可以看到，相對于純PU纖維，納米復合纖維膜拉伸強度和斷裂伸長率都得到了加強。隨ＲGO添加量的增加，性能改善明顯，但ＲGO質量分數為1.00%的拉伸強度小于0.50%的拉伸強度，表明ＲGO質量分數為0.10%～0.50%范圍內可明顯改善復合纖維力學性能。這是由于加入少量的ＲGO在纖維內形成網格，加粗了纖維直徑，拉伸強度增加明顯。過量的ＲGO在纖維內形成珠節(jié)，造成PU基體斷裂，過多的斷點降低了拉伸強度，同時由于纖維相互交格，促使其斷裂伸長率相對較大。3結論(1)在紡絲電壓為23～28kV時，可采用靜電紡絲法制備得到形貌完好的ＲGO/PU納米復合纖維。(2)當ＲGO加入量在0.10%～0.50%時，復合纖維具有較好成纖性，過量ＲGO會引起纖維出現珠節(jié)。(3)ＲGO的加入可以大幅提高PU的導電性能，當ＲGO質量分數為0.50%時，體積電阻率相對于純PU下降了6個數量級。(4)相對于純PU纖維，復合納米纖維膜拉伸強度和斷裂伸長率都得到了加強。參考文獻［1］劉益軍．聚氨酯樹脂及其應用［M］．北京:化學工業(yè)出版社，2011:409－41
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