论文摘要
在线型饱和聚酯家族中,聚对苯二甲酸丙二醇酯（PTT）是近年来出现的新成员。它兼具了家族中聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET）的强度高、耐热性佳和聚对苯二甲酸丁二醇酯（PBT）的柔性好、易加工的优点,因此PTT在热塑性工程塑料领域,尤其是在纤维领域具有良好的应用前景。此外,由于其聚合单体来源于玉米糖等可再生资源,因而PTT被誉为新世纪的绿色材料之一,并越来越受到人们的关注。随着科技的发展,在纤维领域中纳米技术日益重要,因此制备超细纤维成为了重要的研究方向之一。这其中,静电纺丝是最简单易行的制备超细纤维的方法之一。尽管迄今为止静电纺丝已得到广泛的研究,并成功制备出多种聚合物材料的纳米纤维,但就PTT及其复合体系而言,其电纺研究目前尚无详细报道,而这对PTT基纤维的应用及发展是必要的。因此,本文首先研究了PTT电纺的基础工艺,通过改变纺丝溶液浓度、电压、接收距离等进行静电纺丝,然后利用形貌表征手段总结各种因素对PTT电纺纤维形态的影响,确定最佳实验条件；在此基础上然后用同样的思路和实验方法,研究了PTT/碳纳米管复合体系（PTT/CNT）的静电纺丝,着重讨论了不同性质的碳纳米管在PTT基体和纤维中的分散,力求探索出控制PTT纳米导线形态的因素和影响机理。此外,还利用静电纺丝技术来控制薄膜试样的制备,以供PTT结晶等宏观行为的研究。得到结果叙述如下：（1）纺丝液浓度较低时进行PTT的静电纺丝,容易形成微小液滴,而高浓度下则难以连续纺丝,只有在合适的浓度下才能制备出连续纤维；复配溶剂的配比也会影响纤维的形态,三氟乙酸用量过多则纤维容易粘结,用量过低PTT则难以溶解；获得的纤维直径随电压的增大而减小,但在高电压下纤维的均一性有所下降；此外,纤维直径还依赖于接收距离。由此得出的PTT最佳电纺工艺为：溶剂为三氟乙酸／二氯甲烷（1：2v／v）,纺丝液浓度为0.200g／ml,电压为16kV,接收距离为15cm,在此条件下能够制备出形态均一,无珠串无液滴的纤维,纤维平均直径为317nm,分布区间为285-345nm；（2）纺丝液浓度及电纺工艺的变化对PTT/CNT复合体系静电纺丝的影响与对纯PTT静电纺丝的影响一致。略有不同的是,PTT/CNT复合纤维的直径要大于纯PTT纤维。此外,CNT的表面修饰以及长径比强烈影响CNT在电纺纤维中的分布以及纤维形态。由于与PTT的亲和力较弱,表面羟基化的CNT在PTT基体中分散要差于羧基化的CNT。而与长径比较小的CNT相比,大长径比的CNT更容易弯曲甚至缠绕,因此在PTT基体中不是以单个或小束的形式分散,而是以具有较大流体力学半径、高体积分数的小团形式存在。因此,包含表面羟基化CNT的复合纤维具有珠串结构,而填充高长径比CNT的体系甚至难以得到连续的电纺纤维。相同电纺工艺及纺丝液浓度下,只有长径比较小且表面羧基化的CNT在纤维基体中具有良好的取向度,且纤维形态均一,形成了纳米导线结构；（3）用静电纺丝制备的薄膜可以很好的用于PTT环带球晶观察。在晶体生长区域Ⅱ的温度范围内结晶后,纯PTT及其复合体系均形成了环带球晶,这是由于晶片的周期性扭曲导致而成。CNT的加入,不仅增加了球晶生长速率,同时减小了环带波峰与波谷间的高度。尽管表面折叠自由能降低,变窄的晶片和更快的球晶生长速率会增强晶片往反向折叠面的折叠幅度,形成环带间距和扭曲周期更小的环带结构。
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标签：聚对苯二甲酸丙二醇酯论文; 碳纳米管论文; 复合材料论文; 静电纺丝论文; 环带球晶论文;