静电纺LA-SA/PAN复合相变纤维及其性能研究

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相变自适应纤维是智能纤维理论和应用研究中的热点问题之一。获得这类纤维的一个途径就是开发常温范围内的聚合物基定形相变材料。本文结合相变材料和静电纺技术的优势,以月桂酸(LA)和硬脂酸(SA)为相变物质,聚丙烯腈(PAN)为基体物质,探讨了制备超细复合相变纤维的可行性。以N-N,二甲基甲酰胺(DMF)为溶剂,制备了静电纺聚丙烯腈(PAN)纳米纤维膜。探讨了纺丝液的浓度、纺丝电压、纺丝的喷射速率以及接收距离对静电纺纳米纤维形貌的影响。通过扫描电镜(SEM)分析了纳米纤维的表面形态,图像分析软件SmileView测量纳米纤维的平均直径。结果表明:在纺丝液浓度为12wt%,电压为15kV,纺丝速率为1mL/h,接收距离为20cm时制备的纤维膜基本上没有串珠,纤维的直径较均一,纤维膜的成形效果好。基于以上基础,以月桂酸和硬脂酸二元低共熔物(LA-SA)为固-液相变材料,以PAN为基体,制备了LA-SA/PAN的定形复合相变材料。研究了相变材料和基体的质量混比(LA-SA/PAN 0.5:1;0.7:1;1:1;1.2:1)和二氧化钛(TiO2)添加对复合相变纤维的形貌结构、力学性能以及储热性能的影响。SEM结果表明,增大LA-SA的含量,复合纤维表面的褶皱会相应的增多。加入0.5wt%的TiO2时,LA-SA与PAN的混比为0.5:1;0.7:1时的可纺性较好,纤维粗细较均匀。DSC研究结果表明:不同LA-SA含量的复合纤维的相变温度在33.338.9℃之间,接近LA-SA共熔物的相变温度38.8℃,而其相变焓值(30.7588.08J/g)远低于LA-SA共熔物的热焓值135.1J/g。DSC热循环测试结果表明:经过多次的热循环,复合相变纤维的热性能几乎没有发生任何改变。热重分析(TG)结果表明:随LA-SA的含量的增加,复合纤维在125225℃温度区间的热失重率增加,在相变温度内其热稳定性较好,而Ti02的加入有助于提高其热稳定性。力学测试表明LA-SA与PAN的混合比为0.7:1时,纤维膜强力最好,为1.936MPa。复合相变纤维用于纺织服装的潜能很大,后续广泛的开发利用还有待研究。
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