纺织学报 ›› 2016, Vol. 37 ›› Issue (3): 1-5.

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高分子质量聚丙烯腈基碳纳米纤维的制备

  

  • 收稿日期:2015-02-09 修回日期:2015-11-18 出版日期:2016-03-15 发布日期:2016-03-16

Preparation of carbon nanofiers from Polyacry lonitrile with high molecular weight

  • Received:2015-02-09 Revised:2015-11-18 Online:2016-03-15 Published:2016-03-16

摘要:

为获得力学性能较好的聚丙烯腈(PAN)基实心和多孔碳纳米纤维,以自制相对分子质量30万的PAN为原料,利用静电纺丝技术制备了PAN和PAN/聚甲基丙烯酸甲酯纳米纤维,经预氧化、碳化后分别获得了新型纳米纤维。利用扫描电镜观测了纳米纤维和碳纳米纤维的表面形态,并对纳米纤维和碳纳米纤维的直径分布进行了表征。实验结果表明,相对分子质量30万的PAN的适宜纺丝浓度为6%,PAN纳米纤维的平均直径为1242 nm。在PAN纺丝液中加入PMMA后,纳米纤维的平均直径下降至519 nm,且直径分布变窄。预氧化过程中施加张力可以使碳纳米纤维保持较好的纤维形状。碳化后的PAN和PAN/PMMA纳米纤维的直径都明显减小,前者减小为683nm,后者为374 nm。扫描电镜照片显示,加入PMMA后PAN碳纳米纤维呈多孔结构。

关键词: 聚丙烯腈, 高分子质量, 纳米纤维, 碳纤维, 静电纺丝

Abstract:

Electrospunnanofibers from Polyacry lonitrile(PNA) with high molecular weight of 300,000 and its mixture of PAN/PMMA were prepared , then oxidized and carbonized to provide the PAN-based solid and porous carbon nanofibers. SEM and diameter analysis were used to measure the morphology and the diameter distribution of the nanofibers. The experiments show that the appropriate PAN spinning concentration is 6 wt%. The diameter of PAN nanofibers is 1242 nm. When the PMMA is added, the diameter of PAN nanofibers decreased to 519 nm with the narrower diameter distribution than that of PAN. Introduce of strain during the oxidation process can effectively maintain the fibrous shape. Carbonization made the diameters of both the PAN and PAN/PMMA nanofibers significantly decrease. The former shows the even diameter of 683 nm and the latter 374 nm. SEM shows that the PAN/PMMA carbon nanofibers have the porous cross-section.

Key words: Polyacry lonitrile, high molecular weight, nanofiber, carbon fiber, electrospinning

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