WPU/Starch复合增强碳纳米纤维气凝胶的制备及性能研究

作者：赵天楚; 尹思迪; 胡光凯; 黄涛; 俞昊^*

来源：合成纤维工业, 2021, 44(05): 8-13.

DOI：10.3969/j.issn.1001-0041.2021.05.002

• 碳纳米纤维
• 气凝胶
• 聚氨酯
• 可溶性淀粉
• 疏水性
• 回弹性

通过调整常规碳气凝胶的制备工艺,将聚丙烯腈(PAN)预氧化纤维炭化步骤提前,制备PAN基碳纳米纤维(CNF);以CNF作为气凝胶骨架、可溶性淀粉(Starch)及水性聚氨酯(WPU)作为纤维黏合剂,通过冷冻干燥、热处理的方式制备WPU/Starch复合增强CNF气凝胶;研究了Starch及WPU的添加质量比对CNF气凝胶的微观形貌、疏水性能、力学性能的影响。结果表明:WPU与Starch在气凝胶热处理过程中发生了热交联,CNF气凝胶的纤维之间形成的薄膜为蛛网状多孔结构,内部呈现层状结构,有利于提高CNF气凝胶的疏水性和回弹性;随着WPU添加量的增加,CNF气凝胶的疏水性逐渐提高,当WPU与Starch的质量比为2.0:1.0时,CNF气凝胶的水接触角为150.8°,达到超疏水的疏水性能,且对常用的有机试剂表现出良好的吸附能力;当WPU与Starch的质量比为1.5:1.0时,CNF气凝胶在60%形变下压缩循环500次后塑性形变仅9.6%,所承受的压缩应力保持初始状态的85.4%,具有良好的回弹性。

• 单位
  东华大学; 纤维材料改性国家重点实验室