论文部分内容阅读
随着合成纤维改性技术的发展,以聚合物为基体的导电纤维在抗静电服饰、智能纺织品、传感器和电磁屏蔽等领域有着广泛的应用。本文以聚丙烯(PP)为研究对象,选择石墨烯(GNPs)作为导电填料,通过熔融共混以及溶液共混两种方法对PP进行填充改性,并选择其中导电性能好的材料制备成导电母粒和纯PP配比进行熔融纺丝,制备GNPs/PP导电纤维。在本篇论文中,首先对石墨烯和聚丙烯进行球磨处理,使石墨烯和聚丙烯均匀混合,然后熔融共混制备石墨烯/聚丙烯复合材料,并对实验过程中的关键工艺进行了比较和优化。研究发现,在球磨机转速为300rpm,球磨时间2h,螺杆转速为30rpm的时候制备的复合材料导电性能最好。然后,在这种条件下制备了不同石墨烯含量的GNPs/PP复合材料,发现复合材料的抗拉强度随石墨烯含量的增加呈现先增加后减小的趋势,在石墨烯含量为3wt%的时候达到峰值为35.658MPa,和纯PP相比,增加了21.04%;复合材料的导电阈值在石墨烯添加量为5~8wt%之间。使用溶液共混的方式制备GNPs/PP复合材料的时候,比较了机械搅拌和超声两种方式分散石墨烯的效果,结果发现超声分散石墨烯制备的复合材料的导电性更好,并且最佳超声时间为2h。因此,使用超声分散石墨烯的方法制备了不同石墨烯含量的GNPs/PP复合材料,发现复合材料的导电阈值在石墨烯添加量为3~5wt%之间;在石墨烯含量为15wt%时,复合材料的电导率达到了2.92S/cm;当石墨烯含量较低的时候,添加石墨烯能够在一定程度上提高PP的结晶度;在热稳定性方面,随着石墨烯含量的增加,复合材料的热稳定性逐步提高。对比两种方法制备的复合材料电导率后,溶液改性法制备的复合材料导电性更好。因此,以溶液改性法制备的复合材料作为导电母粒,并和纯的PP进行配比,以熔融纺丝的方法制备了GNPs/PP复合纤维。复合纤维的比电阻在石墨烯含量为8wt%的时候达到10~6??cm。此外,纤维的导电性具有良好的耐洗涤的效果。但是复合纤维的力学性能随着石墨烯的添加,有一定的下降。该导电纤维在石墨烯应用和功能化导电纤维的研究中具有一定的创新性和研究价值。