浙江理工大学材料学院陈文兴

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聚丙烯腈纳米纤维的高效制备及结晶取向性能
王振安 , 李楠 ,  , 吕汪洋 , 陈文兴 ,
浙江理工大学  纺织纤维材料与加工技术国家地方联合工程实验室　杭州 310018
通讯作者: 李楠,linan@zstu.edu.cn陈文兴,wxchen@zstu.edu.cn
基金项目: 国家自然科学基金项目(51133006)资助


摘要: 分别采用传统静电纺丝装置和自行搭建的离心-静电纺丝装置制备出聚丙烯腈(PAN)纳米初生纤维，并在热空气浴中和一定外力作用下进行牵伸，牵伸后使其伸长至原长的1倍到3倍. 通过广角X射线衍射(WAXD)、扫描电子显微镜(SEM)等方法对2种纺丝方法制备的PAN纳米初生纤维及经过热空气浴牵伸后的PAN纳米纤维的晶态结构、取向及形貌等进行了表征. 研究表明：(1)离心-静电纺丝效率远高于静电纺丝，可达静电纺丝的120倍(离心-静电纺丝纺丝液流速为2 mL/min，静电纺丝纺丝液流速1 mL/h)；(2)无论是离心纺丝还是静电纺丝制得的纳米初生纤维结晶度均很低(离心纺丝为25%，静电纺丝为10.1%)，但离心纺丝制得的纳米初生纤维有一定的取向(60.5%)，而静电纺丝基本没有；(3)经过热空气浴牵伸后，2种纺丝方式制得的纳米纤维结晶度均有所提高(分别为45.8%和36.2%)，取向度也有所提高(分别为72.5%和59.8%)，随着牵伸温度的提高和牵伸应力的增大，纤维的平均直径不断减小(离心纺丝由675 nm降至510 nm，静电纺丝由460 nm降至355 nm). 纳米纤维在制备过程晶态结构及取向的效果有限，但通过热空气浴牵伸可以使晶态结构及取向得到进一步完善.