Page 125 - 《精细化工》2020年第6期

第 6 期 孙静怡，等: 软硬链段添加碳纳米管/炭黑对聚氨酯纳米纤维性能的影响 ·1191·

应变在 40%~80%时，传感系数 GF 为 34.13；拉伸 结果如图 9 所示。
应变在 80%~120%时，传感系数 GF 为 167.43。由
上述数据可知，CB-12.5%/PU 导电纳米纤维膜的灵
敏度大于 CNT-6%/PU 导电纳米纤维膜的灵敏度。随
着导电填料含量的增加，CNT/PU、CB/PU 导电
纳米纤维膜的敏感度先增大后减小。敏感度的变
化趋势与电性能的变化趋势完全一致。CNT-6%/PU
纤维膜的电阻率高于 CB-12.5%/PU 纤维膜的电阻
率，CNT-6%/PU 纤维膜的应变灵敏度也远低于
CB-12.5%/PU 纤维膜的应变灵敏度。由此可得出结
论，电阻率越小，导电聚氨酯纳米纤维膜的应变灵
敏度越大。

图 9 CNT-6.0%/PU 纳米纤维膜（a）和 CB-12.5%/PU 纳
米纤维膜（b）在 500 个循环下的时间-相对电阻变
化响应行为
Fig. 9 Time-relative resistance change response behavior
of CNT-6.0%/PU nanofiber membrane (a) and CB-
12.5%/PU nanofiber membrane (b) under 500 cycles

由图 9 可知，在 500 次拉伸循环下，CNT/PU、
CB/PU 导电纳米纤维膜的相对电阻几乎没有发生变
化，说明 CNT/PU、CB/PU 导电纳米纤维膜具有稳
定的、可重复的应变传感性能。

图 8 不同 CNT 含量的 CNT/PU 纳米纤维的拉伸应变响
应行为（a）；不同 CB 含量的 CB/PU 纳米纤维的 3 结论
拉伸应变响应行为（b） （1）利用预聚法合成聚氨酯，在聚氨酯预聚阶
Fig. 8 Tensile strain sensing behavior of CNT/PU nanofibers
with different CNT loadings (a) and tensile strain 段加入 CNT、在聚氨酯扩链阶段加入 CB，可以实
sensing behavior of CB/PU nanofibers with different 现 CNT、CB 在聚氨酯软硬相区的选择性分散。
CB contents (b)
（2）FTIR、DSC、XRD 等性能测试表明，分散
由电性能分析和灵敏度分析可知，在 CNT/PU 纳 在聚氨酯软/硬相区中的 CNT、CB 会分别增大/降低
米纤维膜和CB/PU纳米纤维膜系列中，CNT-6.0%/PU、 聚氨酯的微相分离程度。
CB-12.5%/PU 纤维膜具有最小的电阻率和最高的灵 （3）CNT 分散在软相区，阻碍了软链段大分子
敏度。为了研究导电纤维膜电阻率与灵敏度之间的 的移动，严重破坏了聚氨酯纳米纤维的断裂伸长率；
关系，考察灵敏度最高的导电纤维膜是否具有传感 CB 分散在硬相区，作为成核剂，通过诱导结晶和补
性能稳定性，即可重复性的传感响应能力，着重对 强作用，增加了聚氨酯纳米纤维的断裂强度和弹性
CNT-6.0%/PU、CB-12.5%/PU 导电纳米纤维膜进行 模量。调控导电填料在聚氨酯结构内的分布，进而
分析。以 20 mm/min 的速度分别对两种纳米纤维膜 改善复合材料的力学性能，对于扩大聚氨酯的应用
进行了 1000 次的循环拉伸，拉伸应变为 50%，从中 范围，满足使用需求具有很好的参考意义。
随机抽取 500 个循环，绘制相对电阻变化-时间曲线， （4）CNT 的含量为 6.0%时，CNT/PU 纳米纤维