芳纶纳米纤维的制备及其功能化材料性能研究

来源 :贵州大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:dengsanhua
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芳纶纤维具有高模量,高的热稳定性和耐溶剂性能,由芳纶纤维制备的树脂基复合材料已经得到了广泛的应用。近年来,芳纶纳米纤维(ANFs)是一种新型的高分子纳米纤维材料,具有宏观芳纶纤维优异的性能,同时具有纳米材料比表面积大的特点。本文采用去质子化的方法制备ANFs,随后添加导热填料,采用真空辅助絮凝法制备以ANFs作为基材的复合导热膜材料。(1)将制备好的ANFs分散在乙醇和水中,随后采用真空辅助絮凝法将分散液抽滤成膜,研究ANFs膜的机械性能、热稳定性、接触角、X射线电子衍射和表面微观形貌等性能。其中ANFs膜的表面形貌光滑且致密,断面形貌分析可以看出,通过真空辅助絮凝法制备的薄膜,具有很明显的分层结构,为后续制备功能化的ANFs膜提供了可行性。其中利用水作为质子供体制备的ANFs膜具有更好地力学性能和热稳定性,ANFs膜的力学性能可达186.01 MPa,初始分解温度为503℃,利用水作为质子供体制备的ANFs膜的接触角为73°,乙醇作为质子供体制备的ANFs膜的接触角为40.8°,这主要归结于乙醇表面有较多的极性基团,导致其具有更好的亲水性。(2)将制备好的ANFs与纳米氮化硼(Nano-BN)利用超声辅助共混法制备悬浮液,随后通过真空辅助絮凝法制备ANF/Nano-BN复合膜,最后热压成膜。利用扫描电镜和透射电镜来观察Nano-BN改性前后的变化,同时使用扫描电镜观察复合膜的断面和截面的微观结构,发现ANFs与Nano-BN之间结合紧密。表明ANFs与Nano-BN之间的之前存在很强的作用力。同时,ANF/Nano-BN复合膜具有较高的力学性能。由于导热材料Nano-BN的存在,Nano-BN分布在ANFs基体形成导热网络,提升了ANFs膜的导热性能。(3)在前面研究的基础上,界面热阻是影响导热性能的关键因素,将纳米银粒子沉积在Nano-BN的表面可以降低材料的界面热阻,通过超声将NanoBN@Ag分散在去离子水中,再与ANFs复合在一起,随后利用真空辅助絮凝法制备ANF/Nano-BN@Ag复合膜。通过透射电镜和X射线电子衍射分析,成功将银粒子沉积到Nano-BN的表面,并且测得银粒子的尺寸分布在28.4~34.1 nm,银粒子负载在Nano-BN上,可以降低材料的界面热阻,在ANF/Nano-BN复合膜的基础上,进一步提升了复合膜的导热性能。
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