MWNTs/BBC复合纤维的制备及其力学性能

采用静电纺丝技术制备了多壁碳纳米管(MWNTs)/细菌纤维素苯甲酸酯(BBC)复合纤维。利用场发射扫描电镜(FESEM)、X射线衍射仪(XRD)、热重分析仪(TGA)及原子力显微镜(AFM)对复合纤维的形貌和性能进行了表征。结果表明:MWNTs的加入使BBC纤维变细;在280℃条件下对纤维进行热处理30 min,提高了MWNTs/BBC复合纤维的结晶度;对MWNTs含量为7‰的MWNTs/BBC纤维进行力学性能测试,得到单根MWNTs/BBC复合纤维的弹性模量达130 GPa。

高氯酸铵疏水表面的制备及表征

为降低高氯酸铵(AP)的吸湿性,采用聚苯乙烯(PS)和十二氟庚基丙基三甲氧基硅烷(氟硅烷,FAS:C14F12H20SiO3)对其表面包覆。将高氯酸铵(AP)和聚苯乙烯(PS)复合,再用FAS处理得到AP/PS/FAS粒子和复合薄膜。通过吸湿率和接触角测试研究了其吸湿性。用扫描电镜-能谱(SEM-EDS)分析研究其微观形貌结构。结果表明,AP/PS/FAS复合薄膜的吸湿率最小,且基本不吸水。未处理AP的接触角为0°,AP/PS/FAS复合薄膜与水的接触角为(113±2)°。AP/PS/FAS复合薄膜表面具有类似荷叶表面的微观形貌结构,其表面含有氟硅烷分子,有利于AP疏水表面的形成。

二元包覆的AP吸湿性及热分解性能研究

AP易吸潮结块而影响其使用性能,需对其进行疏水处理,降低其吸湿性。采用氧化石墨烯(GO)对AP进行一元包覆制备出AP/GO复合物,用氟硅烷(FAS:十二氟庚基丙基三甲氧基硅烷)对AP进行二元包覆制备出AP/GO/FAS复合物。吸湿率测试结果表明,在20℃、相对湿度为85%的条件下,AP粒径越大,吸湿率越小。对AP进行二元包覆后的复合物吸湿率均小于纯AP和一元包覆后的AP复合物的吸湿率,且GO质量分数为0.4%,FAS质量分数为1%时,二元包覆AP后的复合物的吸湿率最小。通过热分析测试结果可知,GO质量分数为0.4%、FAS质量分数为1%的AP/GO/FAS复合物的高温放热分解峰比纯AP提前了约32.9℃。

水热法制备氟化石墨烯

以石墨为原料,由Hummers法的改进方法制备氧化石墨烯,再采用水热法对氧化石墨烯进行氟化,获得氟化石墨烯。利用X射线衍射(XRD)、傅立叶红外光谱(FTIR)、拉曼光谱(Raman)、原子力显微镜(AFM)对其结构和微观形貌进行表征。FTIR和Raman结果表明氟化产物的化学结构中存在C-F键,且D峰(1350 cm-1处)和G峰(1580 cm-1处)所对应的强度比ID/IG在氟化后明显变大,即氟化造成碳结构缺陷,规整性下降。AFM显示氟化石墨烯具有纳米层状结构,厚度约为4 nm。该法成本较低,工艺简单,易于控制,对设备要求不高,有望实现氟化石墨烯的大规模制备。

硝化棉的抗静电性能

以硝化棉作为原料,选择碳系导电填料,通过液相共混复合法,制备了抗静电硝化棉薄膜。用高阻计和静电感度测试仪、电子万能试验机及场发射扫描电子显微镜分别表征了抗静电硝化棉薄膜的抗静电性能、力学性能以及微观形貌。结果表明,当添加1%的碳系导电填料时,抗静电硝化棉薄膜的表面电阻率和体积电阻率分别为:2.2×109Ω和7.5×109Ω·m,相比纯硝化棉,分别降低了6个数量级和3个数量级。其静电火花感度为2.31J,相比纯硝化棉,增大了14%,显示最佳抗静电性能。力学性能参数有所提高,说明导电填料的加入,不会削弱硝化棉本身的力学性能。制品内部形成的均匀导电网络会使静电荷消散。