聚乙烯醇复合纤维中纤维素纳米晶液晶微相分离

摘要

CNC具有良好的力学性能，可作为一种有效的纳米增强剂被添加到高分子材料中，起增强基体材料力学性能的作用。同时，CNC的溶致性液晶特性使得CNC在其溶液浓度达到临界浓度之上时具有规则的排列。由液晶纺丝液制得的纤维若能够继承这种有序排列，则该纤维具有良好的力学性能。盐电解质对CNC的液晶性具有调节作用，因此采用湿法纺丝的方法，使用硫酸钠溶液为凝固浴制备PVA-CNC复合纤维。PVA-CNC复合纤维在偏光下具有明显的微观双折射现象，这表明CNC在复合纤维中形成液晶微相相畴。纺丝过程中，在硫酸钠的离子诱导和拉伸剪切的共同作用下，CNC聚集并有序排列形成多个液晶微相。与纯的PVA纤维相比，PVA-CNC复合纤维的力学性能随CNC含量的增加呈现先增加后下降的趋势，其中含5wt%CNC的复合纤维的断裂强度提高了205.1%，断裂伸长率提高了122.9%。力学测试结果表明：适当的CNC液晶微相分离对基体纤维能起到既增强又增韧的力学效果。