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东华大学学报(自然科学版)2025年第05期:碳纳米管/水性聚氨酯涂层复合纤维的性能研究及其电热应用

来源:期刊VIP网 时间:


作者:谢传乐;张雨晴;刘雯雯;孙凌宇;李炬;许福军;刘玮;

单位:上海工程技术大学纺织服装学院;东华大学纺织学院;

摘要:碳纳米管纤维(CNTF)因其优异的力学、电学和热学性能广泛应用于高性能材料领域。然而,其较低的堆积密度、不均匀的应力分布及较差的取向性等结构缺陷,限制了其在实际应用中的性能发挥。为充分提升CNTF的性能潜力,制备了碳纳米管(CNT)/水性聚氨酯(WPU)导电复合浆料,将CNTF通过浸渍并加捻的方法,制备成CNT/WPU涂层复合纤维。研究不同捻度和涂层中CNT对纤维力学、电学及电热性能的影响。结果表明,当捻度为1 200 T/m时,CNTF的断裂强度达724.99 MPa,电导率为3 509.95 S/cm;当捻度为600 T/m,涂层中CNT的质量分数为25%时,复合纤维展现出优异的力学性能(912.74 MPa)和传感性能(在3%应变范围内,GF值为11.83),并具备优异的电热转换效率,在3 V电压下快速升温至113.5℃。此外,制备的电热变色织物表现出良好的电热稳定性、出色的升温性能和优异的耐水洗性能,在智能加热设备领域具有广阔的应用前景。

关键词:碳纳米管纤维;;水性聚氨酯;;涂层;;加捻;;电热性能

基金资助:国家自然科学基金青年基金(52503120)