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聚丙烯腈(PAN)纳米纤维,具有纤维直径小、表面积大、孔隙率高等特点,可以广泛应用于过滤材料、生物医学、传感器以及纺织等领域。但它的疏水性和绝缘性使其静电现象严重,阻碍了其进一步开发应用。为了提高聚丙烯腈纳米纤维的抗静电性能,扩宽其应用领域,本课题选用导电性能良好的纳米氧化锌与聚丙烯腈纺丝液共混,采用高压静电纺丝法制备具有抗静电性能的PAN/ZnO纳米复合纤维。利用电子扫描电镜(SEM)、X-射线衍射分析(XRD)、红外光谱分析(FTIR)、热重分析(TG)等对PAN/ZnO纳米复合纤维进行了结构分析和性能进行表征;测试了PAN/ZnO纳米复合纤维的抗静电性、热延伸性能、回潮率及力学性能,以研究纳米氧化锌及其含量对PAN/ZnO纳米复合纤维各项性能的影响。通过对PAN/ZnO纳米复合纤维的表征及性能测试和分析,本文得到以下结论:1、为了使纳米氧化锌均匀的分散在纺丝液中,本课题选用了三种不同性质的分散剂:阴离子分散剂十二烷基苯磺酸钠(SDBS)、阳离子分散剂十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)和非离子分散剂聚乙二醇(PEG-4000)并结合超声波分散法对DMAC溶剂中的纳米氧化锌进行分散。结果表明,在三种分散剂中,阴离子分散剂十二烷基苯磺酸钠分散效果最好,且当阴离子分散剂十二烷基苯磺酸钠的质量分数(相对于纳米氧化锌)为10%时,纳米氧化锌分散效果最佳。同时,DMAC溶剂中纳米氧化锌的颗粒大小随超声波时间的延长而逐渐减小,在超声30min时,纳米氧化锌可以均匀分散。2、通过电子扫描电镜(SEM)观察PAN/ZnO纳米复合纤维形貌发现:在静电纺丝过程中,当纺丝电压为18KV,纺丝接收距离为15cm,纳米氧化锌质量分数为3%时可以得到伸直度相对较好、纤维直径均匀的PAN/ZnO纳米复合纤维。通过X-射线衍射分析(XRD)可以看出,加入纳米氧化锌颗粒后,在一定程度上阻碍了PAN/ZnO纳米复合纤维晶体的形成,降低了PAN/ZnO纳米复合纤维的结晶度。通过红外光谱分析(FTIR)分析可以看出聚丙烯腈的特征峰,随着不同质量分数的纳米氧化锌的加入,对其吸收峰的反射强度有一定影响,但影响不大。从TG曲线可以看出,随着纳米氧化锌质量分数的增加,PAN/ZnO纳米复合纤维的初始热分解的温度比聚丙烯腈纳米纤维初始热分解温度低,最大热分解速率增大,说明在受热状态下纳米氧化锌的加入促进了PAN/ZnO纳米复合纤维的热分解。3、纳米氧化锌的加入能改善PAN/ZnO纳米复合纤维的抗静电性能,当纳米氧化锌质量分数为3%时,PAN/ZnO纳米复合纤维的体积比电阻为5.9*109Ω·cm,比未加入纳米氧化锌的PAN纳米复合纤维的体积比电阻降低了4个数量级。但PAN/ZnO纳米复合纤维的热延伸性能逐渐降低;回潮率没有显著的影响,其回潮率都仍在6%上下浮动。PAN/ZnO纳米复合纤维的断裂强度及断裂伸长率随纳米氧化锌含量的增加先增大后减小。