碳納米管-聚乙烯醇復合紗的制備和機電性能研究.pdf

1、隨著社會的發(fā)展，織物在人們的日常生活中扮演的角色越來越重要，織物的作用也不只是局限在遮羞保暖，許多功能奇特的織物隨之出現(xiàn)。如防水透濕織物，可以改善織物舒適性;阻燃織物，可用于消防;還有抗紫外線織物，電磁屏蔽織物等。在眾多的織物中，智能織物越來越受到國內外研究學者的關注。
　　智能織物可分為兩大類，一類是直接將傳感原件和導電絲形成回路附著在織物上，這類織物的舒適性會大大下降，尤其是當附著原件柔韌性差的時候;另一類就是將一些柔韌性好的

2、材料制備成傳感材料和電學原件，比如導電纖維，光纖，經(jīng)過改性的普通纖維，導電聚合物，壓阻材料等，這種方法制備的智能織物具有很好的穿著舒適性，且具有一定的耐洗滌作用，但是織物的傳感性能差。
　　1991年日本電子公司的Iijima博士用高分辨透射電鏡分析電弧法產(chǎn)生的石墨陰極沉積物時，發(fā)現(xiàn)了具有納米尺寸結構的碳的多層管狀物，稱之為碳納米管。碳納米管具有很多優(yōu)秀的性能，碳納米管理論的楊氏模量約為1TPa，拉伸強度約100GPa，除此之外碳

3、納米管還具有壓阻性能，就拉伸過程中，碳納米管的電阻會發(fā)生變化。但是碳納米管屬于納米尺寸，很難實際應用，為此國內外研究者，將碳納米管制備得到碳納米管紗線，碳納米管紗線繼承了碳納米管紗線的優(yōu)異的強度和模量，并且依然具有壓阻性能。
　　本文有意將碳納米管紗線奇特的壓阻性能應用在智能織物上，但是碳納米管紗線機械性能優(yōu)異的紗線成本太高，成本低的碳納米管紗線機械性能又差，碳納米管紗線本身的耐磨性差等。為此本文制備了碳納米管/聚乙烯醇復合紗（之

4、后簡稱CNT/PVA復合紗），并對復合紗的性能進行研究。研究內容如下所示:
　　1.本文比較了三種不同的CNT紗線，第一種CNT紗線是由碳納米管陣列紡絲而成，稱為ACNT紗線;第二種和第三種CNT紗線均是由化學氣象沉積法制備得到，稱為FCNT紗線，但是兩種紗線直徑存在差異，第二種紗線的直徑小于第三種紗線，依次稱為FCNT14紗線和FCNT60紗線。通過對三種CNT紗線機械性能和傳感性能的比較，甄選出最適合制備傳感器的紗線FCNT6

5、0紗線。
　　2.通過三種不同的制備方法蘸浸復合法、點滴復合法、卷繞浸漬復合法的比較研究，發(fā)現(xiàn)第三種卷繞浸漬復合法制備的復合紗的紗線不勻率最小，選取第三種方法制備CNT/PVA復合紗。通過調節(jié)PVA溶液的濃度(0％，1％，3％，5％，7％)，制備得到不同的CNT/PVA復合紗。
　　3.研究了5種不同CNT/PVA復合紗和原FCNT60紗線的拉伸性能和耐磨性能，發(fā)現(xiàn)PVA溶液濃度為5％時CNT/PVA復合紗的性能最優(yōu)，與FC