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聚丙烯腈纳米纤维增强聚氨酯基复合膜的制备及其力学性能的研究
论文题目：聚丙烯腈纳米纤维增强聚氨酯基复合膜的制备及其力学性能的研究
摘要
本论文研究了聚丙烯腈纳米纤维增强聚氨酯基复合膜的制备及其力学性能。首先，采用电纺技术制备出聚丙烯腈纳米纤维，并通过扫描电子显微镜和红外光谱对其形貌和结构进行表征。接着将聚丙烯腈纳米纤维与聚氨酯基材料进行复合，通过拉伸实验研究纳米纤维对复合膜力学性能的影响。结果表明，聚丙烯腈纳米纤维能够显著提高复合膜的强度和韧性。然后，通过热分析仪和动态力学分析仪研究纳米纤维对复合膜热稳定性和玻璃化转变温度的影响。结果显示，纳米纤维的加入能够提高复合膜的热稳定性，并且玻璃化转变温度也有所提高。最后，通过扩散实验研究纳米纤维对复合膜的渗透性能的影响。结果表明，纳米纤维的加入能够降低复合膜的渗透性能。综上所述，聚丙烯腈纳米纤维能够显著提高聚氨酯基复合膜的力学性能和热稳定性，但会对渗透性能产生一定的影响。
关键词：聚丙烯腈纳米纤维；聚氨酯基复合膜；力学性能；热稳定性；渗透性能
引言
聚氨酯基复合材料因其广泛的应用领域和良好的力学性能而备受关注。然而，传统的聚氨酯基复合材料在强度和韧性等方面仍然存在一定的局限性。为了克服这些缺点，研究者们开始将纳米材料引入到聚氨酯基复合材料中，以期提高其综合性能。
实验方法
首先，采用电纺技术制备聚丙烯腈纳米纤维。电纺工艺是一种常用的纳米纤维制备技术，通过高压电场将高分子溶液中的聚合物拉伸成纳米尺寸的纤维。接着，利用扫描电子显微镜对纳米纤维进行形貌观察，利用红外光谱对其结构进行表征。
然后，将聚丙烯腈纳米纤维与聚氨酯基材料进行复合。将纳米纤维与聚氨酯基材料共溶于有机溶剂中，通过旋涂或浸渍等方法将其均匀涂布在基底上。接着，利用拉伸实验研究纳米纤维对复合膜力学性能的影响。测量样品的拉伸强度、断裂应变等力学性能指标，并与纯聚氨酯基膜进行对比分析。
结果与讨论
扫描电子显微镜观察结果显示，聚丙烯腈纳米纤维具有较为均匀的纤维形态，并且纳米尺寸分布较窄。红外光谱分析结果表明，纳米纤维与聚氨酯基材料之间发生了相互作用，形成了较为稳定的复合结构。
拉伸实验结果显示，聚丙烯腈纳米纤维的加入能够显著提高复合膜的强度和韧性。随着纳米纤维含量的增加，复合膜的拉伸强度和断裂应变不断增加。这是由于纳米纤维的存在能够提供额外的增强效果，使得复合膜具有更高的强度和韧性。
热分析仪和动态力学分析仪的结果显示，聚丙烯腈纳米纤维的加入能够提高复合膜的热稳定性，并且玻璃化转变温度也有所提高。这是由于纳米纤维的加入能够限制聚氨酯基材料的分子运动，增加其热稳定性。
渗透性能实验结果显示，聚丙烯腈纳米纤维的加入能够降低复合膜的渗透性能。随着纳米纤维含量的增加，复合膜的渗透率不断降低。这是由于纳米纤维的存在能够限制溶质分子的扩散，减少渗透现象的发生。
结论
本研究通过电纺技术制备了聚丙烯腈纳米纤维，并将其与聚氨酯基材料进行复合。实验结果表明，聚丙烯腈纳米纤维能够显著提高复合膜的力学性能和热稳定性。然而，纳米纤维的加入也会对复合膜的渗透性能产生一定的影响。因此，在实际应用中需要根据具体要求进行合理选择。
致谢
特此感谢所有参与本研究的相关人员的辛勤工作和支持。
参考文献
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