還原劑對GO自組裝PAN纖維結構及性能的影響

鄭迎迎 ，李鳳美，王 彪

(東華大學材料科學與工程學院，上海 201620)

還原劑對GO自組裝PAN纖維結構及性能的影響

鄭迎迎 ，李鳳美，王 彪*

(東華大學材料科學與工程學院，上海 201620)

通過浸漬法將氧化石墨烯(GO)自組裝在聚丙烯腈(PAN)纖維表面，然后采用還原強弱不同的還原劑水合肼、氫碘酸(HI)、維生素C分別還原GO,制備了經還原GO(rGO)表面修飾的導電PAN纖維，研究了不同還原劑對rGO / PAN纖維的結構及性能的影響。結果表明：通過浸漬處理后，GO成功自組裝在PAN纖維表面上；水合肼、HI在高溫短時間內還原的rGO/PAN纖維表面形成的小褶皺數量較多，面積較大，維生素C在低溫長時間條件下還原的rGO/PAN纖維表面出現密集的小皺褶并形成大的卷曲氣層結構；當GO質量分數為1.64%時，在99 ℃下還原1.5 h后，HI、水合肼還原制得的rGO / PAN纖維的體積電阻率分別為388 ，1 091 Ω·cm，HI還原后纖維強度有所下降，水合肼還原后纖維力學性能被嚴重破壞；采用維生素C在80 ℃下還原24 h得到的rGO / PAN纖維的體積電阻率為762 Ω·cm，與PAN原絲相比下降了11個數量級，達到了導電纖維的級別，并且纖維本身的力學性能得以保留。

聚丙烯腈纖維 氧化石墨烯 還原劑 自組裝 導電性 力學性能 結構

氧化石墨烯(GO)是石墨烯的一種衍生物，具有大的比表面積、獨特的熱力學和機械性質、較強的化學修飾能力。GO具有與石墨烯相同的層狀結構，但GO層間及層片邊緣分布了大量的含氧官能團(—OH，CO，C—O—C等)。這些官能團使GO更容易分散在水及有機溶劑中，并且表面的極性官能團易與一些極性有機分子和聚合物形成強的相互作用或化學鍵，GO以這些相互作用力為驅動力可自組裝在其他材料上，從而賦予材料一定的功能特性，如優異的導電性[1-3]、導熱性[4]、電磁屏蔽性[5]、抗紫外性[6]等。……