碳納米管添加劑對(duì)Lyocell纖維結(jié)構(gòu)與性能的影響.pdf

1、Lyocell纖維是二十世紀(jì)九十年代開(kāi)發(fā)出來(lái)的一種新型的纖維素纖維，其生產(chǎn)工藝簡(jiǎn)單先進(jìn)，對(duì)環(huán)境污染小，符合環(huán)保和可持續(xù)發(fā)展要求。因此，Lyocell纖維有望替代生產(chǎn)工藝嚴(yán)重污染環(huán)境的粘膠纖維。Lyocell纖維具有手感好、干強(qiáng)及濕強(qiáng)度均較高及吸濕透氣性佳等諸多優(yōu)良的性能，可廣泛應(yīng)用于服裝領(lǐng)域；其經(jīng)過(guò)改性研究，還有望開(kāi)發(fā)成輪胎簾子線(xiàn)用纖維、碳纖維原絲、導(dǎo)電纖維、抗菌纖維等。因此，Lyocell纖維在工業(yè)、航天、軍事、醫(yī)療等領(lǐng)域有著廣泛的潛

2、在的應(yīng)用前景。
　　 今為止，國(guó)內(nèi)外對(duì)Locell纖維進(jìn)行改性的研究報(bào)道不多，而將碳納米管添加至Lyocell中進(jìn)行改性的研究更未見(jiàn)有報(bào)道。為此，本文將采用多壁碳納米管(MWNTs)添加劑對(duì)Lyocell纖維進(jìn)行改性研究，探討了MWNTs的化學(xué)純化及表面功能化修飾、經(jīng)改性修飾后的MWNTs在N-甲基嗎啉-N-氧化物(NMMO)水溶液中的分散穩(wěn)定性及其對(duì)Lyocell紡絲原液流變性能、紡絲性能及纖維結(jié)構(gòu)與性能的影響。
　　

3、 本文首先研究了MWNTs的化學(xué)純化、表面功能化修飾及其在NMMO溶液中的分散穩(wěn)定性。紅外光譜分析結(jié)果表明：采用硝酸回流純化處理不僅可以提高M(jìn)WNTs的純度，而且能夠在MWNTs表面接上羧基和羥基等官能團(tuán)，使MWNTs的表面活性提高，從而有利于表面功能化。此外，偏光顯微鏡等的分析結(jié)果進(jìn)一步表明，在上述純化基礎(chǔ)上利用適量的十二烷基苯磺酸鈉對(duì)MWNTs再進(jìn)行表面功能化修飾可使MWNTs在NMMO水溶液中的分散穩(wěn)定性得到顯著提高。
　　

4、 本文采用哈克流變儀、自制的無(wú)計(jì)量泵的氣壓式單孔紡絲裝置及自制的帶有計(jì)量泵的多孔紡絲裝置等研究了MWNTs對(duì)Lyocell紡絲原液流變性能及紡絲性能的影響。研究結(jié)果表明：添加了MWNTs的纖維素/NMMO水溶液為切力變稀流體；少量(≤1wt％)MWNTs的添加可使溶液粘度有明顯的上升，但隨著MWNTs添加量的進(jìn)一步增加，溶液粘度則隨之降低。纖維素/NMMO水溶液粘流活化能隨碳納米管含量的增加也有類(lèi)似的變化規(guī)律。研究進(jìn)一步發(fā)現(xiàn)，在本論文

5、所涉及的MWNTs添加量范圍內(nèi)，若MWNTs在纖維素/NMMO·H2O紡絲原液中的含量較高，其紡絲性能相對(duì)較差，MWNTs含量低至1wt％及以下時(shí)，紡絲成形良好。
　　 本文在上述研究基礎(chǔ)上，進(jìn)一步采用強(qiáng)力儀、掃描電子顯微鏡、場(chǎng)發(fā)射掃描電子顯微鏡、X-光衍射儀、低電流高阻測(cè)量?jī)x等對(duì)含有MWNTs的Lyocell復(fù)合纖維的結(jié)構(gòu)與性能進(jìn)行了分析研究。結(jié)果發(fā)現(xiàn)：該復(fù)合纖維仍然具有纖維素Ⅱ晶型的特征；適量的MWNTs可以均勻分散在Lyo

6、cell纖維基體中并可使Lyocell/MWNTs復(fù)合纖維的力學(xué)性能有所提高。其中，1wt％MWNTs含量的Lyocell復(fù)合纖維的初始模量和強(qiáng)度分別比未添加MWNTs的Lyocell纖維提高42％和22％。此外，經(jīng)研究還發(fā)現(xiàn)，紡絲過(guò)程中，選擇合適的噴頭拉伸比，對(duì)提高M(jìn)WNTs/Lyocell纖維的力學(xué)性能非常重要。本論文實(shí)驗(yàn)條件下當(dāng)噴頭拉伸比達(dá)到3.48時(shí)，所得MWNTs/Lyocell纖維的力學(xué)性能較佳。利用二維X衍射法等對(duì)纖維的取