文档介绍：理学硕士学位论文
PBO/SWNT 复合纤维的制备及结构
与性能研究
胡娜
哈尔滨工业大学
2008 年 6 月
国内图书分类号:TB332
国际图书分类号:678
理学硕士学位论文
PBO/SWNT 复合纤维的制备及结构
与性能研究
硕士研究生:胡娜
导师:黄玉东教授
申请学位:理学硕士
学科、专业:高分子化学与物理
所在单位:理学院应用化学系
答辩日期:2008 年 6 月
授予学位单位:哈尔滨工业大学
Classified Index: TB332
: 678
Dissertation for the Master Degree in Science
SYNTHESIS, STRUCTURE AND PROPERTIES
OF PBO/POSITE FIBRES
Candidate: Hu Na
Supervisor: Prof. Huang Yudong
Academic Degree Applied for: Master of Science
Speciality: Polymer Chemistry and Physics
Affiliation: Department of Applied Chemistry
Date of Defence: June, 2008
Degree-Conferring-Institution: Harbin Institute of technology
哈尔滨工业大学理学硕士学位论文
摘要
聚苯撑苯并双噁唑[poly(p-phenylene-2,6-benzobisoxazole), PBO]纤维是
新一代高性能纤维的代表,它具有高强度、高模量、优异的耐高温性能等。
PBO 是刚性棒状的高分子,分子间的相互作用力很弱,这种结构使得 PBO
纤维存在一些缺陷,如压缩性能较低、耐紫外光性能差等。针对 PBO 纤维
的这些缺点,本文通过制备聚对苯撑苯并双噁唑/单壁碳纳米管(PBO/SWNT)
复合纤维,以期提高 PBO 纤维的力学性能、耐热性能,改善它的耐紫外光
性能。
本文主要通过强酸对单壁碳纳米管(single-walled carbon nanotubes,
SWNTs)进行处理,使得 SWNTs 的表面增加了极性官能团,获得了羧基化
的单壁碳纳米管,即 SWNTs-COOH。并且对单壁碳纳米管的结构和表面形
貌进行了表征分析。结果表明,经过强氧化性酸处理后,SWNTs 表面增加
了羧基官能团,改善了它在溶剂中的溶解性。
本文提出了先制成 4,6-二氨基间苯二酚盐酸盐/对苯二甲酸/羧基化的单
壁碳纳米管(DADHB/TAP/SWNTs-COOH) 络合盐,然后进行自缩聚成
PBO/SWNT 复合物的方法。对 PBO/SWNT 复合物的合成进行了研究,讨论
了影响聚合的一些关键因素。并且对 DADHB/TAP/SWNTs-COOH 络合盐、
PBO/SWNT 复合物的结构进行了表征分析。此外,还采用一点法测量了
PBO/SWNT 复合物的特性粘数。结果表明,单壁碳纳米管的加入方式、加
入量等因素对能否成功地制备 PBO/SWNT 复合物有着很重要的影响。
采用干喷湿纺法对 PBO/SWNT 复合物进行了纺制,制得了 PBO/SWNT
复合纤维。并且对 PBO/SWNT 复合纤维的表面结构、晶体结构、热性能、
力学性能和耐紫外线性能进行了表征。研究结果表明:PBO/SWNT 复合纤
维的表面不像 PBO 纤维那样致密光滑;PBO/SWNT 复合纤维比 PBO 纤维
具有更加优异的耐热性能;此外,碳纳米管和 PBO 之间发生了协同促进作
用,使得 PBO/SWNT 复合纤维的力学性能得到大幅度提升。当 SWNTs 的
添加量为 %时,PBO/SWNT 复合纤维的拉伸强度比 PBO 纤维高了
60%;同时 PBO/SWNT 复合纤维改善了 PBO 纤维的耐紫外光性能,拓宽了
PBO 纤维的使用范围。
关键词 PBO/SWNT 复合纤维;PBO;单壁碳纳米管;结构;纤维性能
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哈尔滨工业大学理学硕士学位论文
Abstract
PBO [poly (p-ph