热拉动离子液体造的氨酸-聚 ((乙烯基酒精)) 纤维增加了强度和聚合物对齐
Enny Tran1,2, Joanne Pui Fai Ng2, Lucie Diéval3
1Department of Materials, Imperial College London, South Kensington Campus, London SW7 2AZ, UK. m.shaffer@imperial.ac.uk.
Faraday discussions
|October 20, 2025
概括
来自红素的可持续碳纤维显示出希望,但机械性能需要增强. 热拉拉的素-多聚乙醇纤维显著提高了强度,尽管在稳定过程中失去了对齐.
科学领域:
- 材料科学 材料科学 材料科学
- 聚合物科学 聚合物科学
- 可持续材料 可持续材料
背景情况:
- 红是一种可持续的,低成本的碳纤维前体.
- 目前的基于素的碳纤维缺乏复合材料应用的机械性能.
- 基于聚烯二的碳纤维通过分子对齐来实现高性能.
研究的目的:
- 使用热绘制诱导高素含量纤维中的分子对齐.
- 为了研究拉力比率和纤维直径对机械性能的影响.
- 探索在热稳定过程中保持对齐的方法.
主要方法:
- 使用离子液体 ([DMBA][HSO4]) /水混合物进行75/25重/重%的宁-多聚乙醇 (宁-PVA) 纤维的湿.
- 在180°C的温度下将挤出纤维的热拉拉到高拉拉比率 (高达20).
- 系统地改变挤出直径和引力比,然后在250°C进行氧化稳定.
- 使用广角X射线散射 (WAXS) 分析分子方向和结晶.
主要成果:
- 热显著增加了前体素-PVA纤维的抗拉强度 (235-249 MPa) 和模量 (7.5-8.2 GPa).
- 拉动比是前体纤维特性的主导因素,而纤维直径影响了稳定纤维特性.
- WAXS证实了热吸引诱导的PVA方向和结晶.
- 在250°C的氧化稳定导致了PVA对齐的损失,导致机械性能降低 (110 MPa的拉力强度,4 GPa的拉力模量),无论拉力比率如何.
结论:
- 热是有效的增强机械性能的素-PVA前体纤维.
- 稳定过程至关重要,目前导致诱导分子对齐的损失.
- 需要进一步的研究来开发稳定方法,以保持对齐以提高基于素的碳纤维性能.
