碳纳米管增强木质素基碳纤维的制备及其性能研究

摘要

采用接枝改性的方法合成了碳纳米管接枝木质素(CNTs-g-L),旨在增加碳纳米管(CNTs)与木质素(lignin)两相间的相容性,进而提高所得lignin基碳纤维的力学性能.使用熔融纺丝方法成功制备了连续化卷绕的lignin/CNTs-g-L复合纤维,并经预氧化和碳化得到了lignin/CNTs-g-L基碳纤维.CNTs-g-L的加入有效提高了lignin的可纺性,同时其与lignin间的相互作用改善了复合材料的热稳定性,但破坏了lignin基碳纤维的石墨化结构.纤维中较好取向地CNTs-g-L有效提高了lignin基碳纤维的力学性能,添加量仅为0.5％时所得碳纤维的拉伸强度即由171.2MPa提高到289.3MPa.然而,由于预氧化和碳化过程中CNTs与lignin间的化学结构单元发生断裂,导致所得碳纤维内部产生较多孔洞,限制了其力学性能的进一步提高.