Page 95 - 《精细化工》2022年第2期

第 2 期 孙才英，等: 具有压力传感性能的碳纳米管接枝亚麻织物 ·299·

的燃烧性。LOI 值提高的原因可能是 MWCNTs-OH 增加到 30.8%；MAH 接枝后，LF-g-MAH 的力学性
的引入，降低了材料整体的 H、O 含量，热解产生 能急剧下降，断裂拉伸强度和断裂伸长率分别降低
的可燃性挥发物相对减少所致。 到 3.8 MPa 和 15.4%，最大载荷降低到 159.4 N，弹
性模量缩小到 12.9 MPa。这是由于接枝到纤维素结
构上的 MAH 有酸性羧基生成，如反应路线所示。
酸性的羧基有使纤维素降解的趋势，破坏纤维力学
性能。这也提示 MAH 接枝纤维后应尽快进行下一步
改性，缩短游离羧基的存在时间，降低纤维降解的
可能。继续接枝 MWCNTs-OH 后，LF-g-MAH-MWCNTs
2.0 的断裂拉伸强度稍有恢复到 4.9 MPa，而断裂伸
长率明显增加，达到 33.0%，弹性模量也提高到 32.6
MPa。这说明 MWCNTs-OH 不但与羧基发生了作用，
降低了羧基酸性，也有可能在纤维束之间搭起了桥

图 5 LF、LF-g-MAH 和 LF-g-MAH-MWCNTs 的极限氧 梁，增加了纤维束之间的相互作用，提高了纤维素的
指数 韧性。所以，MWCNTs-OH 接枝改性的 LF 有更好的
Fig. 5 LOI of LF, LF-g-MAH and LF-g-MAH-MWCNTs 抵抗形变的能力，这是可穿戴电子设备所需要的性质。

2.5 力学性能 2.6 导电性及压力传感性能
接枝前后 LF 的应力-应变曲线如图 6 所示，主 2.6.1 导电性
要数据列于表 1 中。 纯 LF 不导电，MWCNTs-OH 量较少时也不导
电，只有 LF 表面上接有足够量 MWCNTs-OH，使
其能够相互接触形成导电通路才能够导电。实验发
现，当 MWCNTs-OH 质量浓度达到 1.5 g/L 以上时，
接枝的 LF 才具有导电性，所测得电导率和方阻列于
表 2。通过比较可以看出，导电性能最好的接枝 LF 是
–3
LF-g-MAH-MWCNTs 2.0，其电导率为 4.49×10 S/cm，
方阻为 2.57 kΩ/□。而 MWCNTs-OH 含量继续增加
电导率下降，是因为 MWCNTs-OH 通过酯键化学接
枝到纤维素表面，只能依靠酯键的柔性移动排列，

如果接枝量增加，有可能互相阻碍无法有序排列，

图 6 LF、LF-NaOH、LF-g-MAH 和 LF-g-MAH-MWCNTs 从而导致导电性下降，其他性能均使用样品 LF-g-
应力-应变曲线 MAH-MWCNTs 2.0 进行测试。
Fig. 6 Stress-strain curves of LF, LF-NaOH, LF-g-MAH
and LF-g-MAH-MWCNTs 表 2 接枝的 LF 的导电性
Table 2 Conductivity of the grafted LF
表 1 LF、LF-NaOH、LF-g-MAH、LF-g-MAH-MWCNTs 试样 电导率/(10 S/cm) 方阻/(kΩ/□)
–3
的力学性能 LF-g-MAH-MWCNTs 1.5 1.58 5.92
Table 1 Mechanical properties of LF, LF-NaOH, LF-g-MAH LF-g-MAH-MWCNTs 2.0 4.49 2.57
and LF-g-MAH-MWCNTs
LF-g-MAH-MWCNTs 2.5 2.82 3.91
最大载 拉伸强度 弹性模量 断裂伸长
测试样品
荷/N /MPa /MPa 率/% 用 LF-g-MAH-MWCNTs 2.0 做成的压力传感器
LF 782.4 26.0 189.3 22.9 如图 7 所示。
LF-NaOH 838.0 16.3 148.0 30.8
LF-g-MAH 159.4 3.8 12.9 15.4
LF-g-MAH-MWCNTs 2.0 238.1 4.9 32.6 33.0

从图 6 可以看出，LF 的断裂拉伸强度最大，为
26.0 MPa，断裂伸长率为 22.9%；NaOH 处理后，由

于纤维溶胀，断裂拉伸强度降低到 16.3 MPa，但是 图 7 制得的压力传感器
最大载荷由 782.4 N 增加到 838.0 N，断裂伸长率也 Fig. 7 Assembled pressure sensor