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

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)