Page 94 - 《精细化工》2022年第2期

·298· 精细化工 FINE CHEMICALS 第 39 卷

了碳纳米管的接枝成功。在 LF-g-MAH 表面，C、O
原子个数比为55.87∶44.13，而LF-g-MAH-MWCNTs 2.0
的 C、O 原子个数比提高到 67.50∶32.50，C 原子含
量明显增高，说明碳纳米管成功接枝到纤维表面上。
2.3 XRD 分析纤维晶型
用 XRD 分析接枝前后 LF 和 MWCNTs 的结晶
晶型变化情况，如图 4 所示。

图 2 LF（a）、LF-NaOH（b）、LF-g-MAH（c）、LF-g-MAH-
MWCNTs 2.0（d）的 SEM 图
Fig. 2 SEM images of LF (a), LF-NaOH (b), LF-g-MAH
(c) and LF-g-MAH-MWCNTs 2.0 (d)

图 4 LF、LF-NaOH、LF-g-MAH、LF-g-MAH-MWCNTs
和 MWCNTs 的晶型变化
Fig. 4 Crystal morphology changes of LF, LF-NaOH,
LF-g-MAH, LF-g-MAH-MWCNTs and MWCNTs

从图 4 中可以看出，未处理的 LF 在 2θ=14.8、
16.8和 22.8处出现的特征衍射峰对应Ⅰ型天然纤
维素的晶型 [15] 。NaOH 处理后，LF-NaOH 的衍射峰
强度降低，结晶程度明显下降，但是晶型没有变化。
这是因为 NaOH 的溶胀作用使结晶纤维素部分结晶
区域受破坏，结晶程度降低，但是没有被破坏的结
晶仍然保持原来的晶型。马来酸酐接枝后，LF-g-
MAH 的结晶程度进一步降低，晶型仍没有变化。这
说明接枝反应只发生在溶胀区域，接枝后溶胀程度
稍有增加，结晶程度进一步降低，但是并没有破坏
已有的晶型。MWCNTs-OH 在 2θ=25.6出现晶体衍
射峰，接枝到 LF 后，该峰消失；而在 2θ=20.2处
出现新的衍射峰，这可能是 MWCNTs-OH 接枝到

图 3 LF-g-MAH（a）和 LF-g-MAH-MWCNTs 2.0（b） LF 表面后形成新的结晶形态。MWCNTs-OH 接枝
的 EDX 谱图 后，LF 仍保持接枝前Ⅰ型天然纤维素的晶型。
Fig. 3 EDX spectra of LF-g-MAH (a) and LF-g-MAH- 2.4 极限氧指数分析纤维可燃性
MWCNTs 2.0 (b) 作为导电材料，电阻发热是弊端，发热可能会

接枝 MAH 后，表面形态依然干净整洁，没有 引起材料燃烧，从而导致材料损坏甚至引发火灾。
明显变化，但是纤维束之间更加紧密，有“粘连”现 MWCNTs-OH 的引入对 LF 可燃性的影响可以通过
象。说明接枝到纤维表面的羧基与羧基之间或者羧 极限氧指数（LOI）值的变化进行观察。接枝前后
基与纤维本身的羟基之间形成氢键，增加了纤维束 LF 的 LOI 值如图 5 所示。LF 作为只含 C、H、O 3
之间的相互作用。这从图 1 的红外光谱中可以得到证 种元素的材料，是比较容易燃烧的，其 LOI 值为
–1
实，LF-g-MAH 在 3300 cm 处的羟基吸收峰移向较 18.2%，LF-g-MAH 的 LOI 值也是 18.2%，因为 MAH
高波数，说明氢键作用增强，增大了键的力常数。 和 LF 一样，也是只含 C、H、O 3 种元素的材料，MAH
LF-g-MAH-MWCNTs 2.0 表面变得粗糙，有针状的 的引入对 LF 的燃烧性没有明显影响。接枝 MWCNTs
结构出现，说明碳纳米管成功接枝到纤维表面。图 之后，LF-g-MAH-MWCNTs 2.0 的 LOI 值提高到
3 的 C、O 元素表面电子能谱（EDX）分析也证实 19.2%，提高了 5.5%，说明 MWCNTs 可以降低 LF