合成纤维工业

2021, v.44;No.259(05) 8-13

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WPU/Starch复合增强碳纳米纤维气凝胶的制备及性能研究
Preparation and properties of WPU/Starch composite reinforced carbon nanofiber aerogel

赵天楚;尹思迪;胡光凯;黄涛;俞昊;

摘要(Abstract):

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。

关键词(KeyWords): 碳纳米纤维;气凝胶;聚氨酯;可溶性淀粉;疏水性;回弹性

Abstract:

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基金项目(Foundation):

作者(Author): 赵天楚;尹思迪;胡光凯;黄涛;俞昊;

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