DOI: 10.1002/pc.25916
通過對含有聚苯乙烯（PS）/二甲基甲酰胺（DMF）和不同濃度三維石墨納米片（3D-GNPs）的聚合物溶液進行靜電紡絲制備了微原纖復合材料。對PS/DMF聚合物溶液的貝里數（Berry's number表示溶液固有粘度和溶液濃度的乘積）進行了廣泛的研究，以獲得最小的電紡PS纖維直徑。將不同重量百分比的三維GNPs分散在優化的PS/DMF中，以制備出超細纖維復合織物。電紡產物的平均直徑從PS纖維的1.5μm降低到3D-GNPs/PS纖維復合材料的890nm，其貝里數分別為12和9.8。高分辨率透射電子顯微鏡樣品的顯微照片證實了PS原纖復合材料中3D-GNPs的均勻分散和排列。采用熱重分析法、熱力學分析法和動態力學分析法（DMA）測定了織物的熱性能和力學特性。結果發現，與PS織物相比，3D-GNPs PS原纖復合織物的伸長率、拉伸強度、熱穩定性和玻璃化轉變溫度均有所提高。采用減小損耗角正切值的方法預測電紡聚苯乙烯/二甲基甲酰胺溶液中3D-GNPs重量百分比的最大分散量，該值可由DMA進行測定。電紡3D-GNPs/PS原纖復合織物具有良好的熱力學性能和低密度等特點，在汽車內飾和航空航天工業中具有廣闊的應用前景。
圖1.由含不同PSwt％的DMF制備的電紡PS超細纖維的SEM圖像；（A）5wt％，（B）10wt％，（C）15wt％，（D）20wt％，（E）25wt％，（F）30wt％，（G）35wt％和（H）40wt％。PS，聚苯乙烯；SEM，掃描電子顯微鏡；3D-GNPs，三維石墨納米片
圖2.貝里數對電紡PS/DMF纖維直徑的影響。貝里數衡量了當3D-GNPs存在時DMF溶劑中PS分子鏈的纏結程度。PS，聚苯乙烯；3D-GNPs，三維石墨納米片[顏色圖可在wileyonlinelibrary.com上查看]
圖3.具有不同3D-GNPs wt％的3D-GNPs/PS超細原纖復合材料的SEM圖像：（A）2wt％，（B）4wt％，（C）6wt％，（D）8wt％，（E）10wt％，（F）壓制20wt％3D-GNP/PS原纖復合織物。PS，聚苯乙烯；SEM，掃描電子顯微鏡；3D-GNPs，三維石墨納米片
圖4.（A）和（B）3D-GNPs的HRTEM，（C）純PS纖維的HRTEM，（D）3D-GNPs/PS超細原纖復合材料的HRTEM，（E）3D-GNPs/PS原纖復合材料的HRTEM，（F）3D-GNPs的層間空間。PS，聚苯乙烯；3D-GNPs，三維石墨納米片[顏色圖可在wileyonlinelibrary.com上查看]
圖5.PS超細原纖復合材料內部電紡3D-GNPs的EDX分析。在對含和不含3DGNPs的電紡PS進行形態表征的過程中，已經通過EDX檢測到3D-GNPs的存在。PS，聚苯乙烯；3D-GNPs，三維石墨納米片[顏色圖可在wileyonlinelibrary.com上查看]
圖6.3D-GNPs wt％對貝里數的影響。3D-GNPs，三維石墨納米片[顏色圖可在wileyonlinelibrary.com上查看]
圖7.貝里數對電紡3D-GNPs/PS/DMF原纖復合材料的影響。PS，聚苯乙烯；3D-GNPs，三維石墨納米片[顏色圖可在wileyonlinelibrary.com上查看]
圖8.3D-GNPs/PS的TGA熱分析圖。PS，聚苯乙烯；3D-GNPs，三維石墨納米片[顏色圖可在wileyonlinelibrary.com上查看]
圖9.（A）分散在PS/DMF中的3D-GNPs含量與（B）電紡樣品內部的3D-GNPs含量之間的比較。PS，聚苯乙烯；3D-GNPs，三維石墨納米片[顏色圖可在wileyonlinelibrary.com上查看]
圖10.PS和3D-GNPs/PS原纖復合材料的TMA熱分析圖。PS，聚苯乙烯；TMA，熱力學分析；3D-GNPs，三維石墨納米片[顏色圖可在wileyonlinelibrary.com上查看]
圖11.PS和3D-GNPs/PS原纖復合材料的DMA熱分析圖。PS，聚苯乙烯；3D-GNPs，三維石墨納米片[顏色圖可在wileyonlinelibrary.com上查看]
圖12.隨溫度變化的損耗正切值Tan[顏色圖可在wileyonlinelibrary.com上查看]
圖13.PS和3D-GNPs/PS原纖復合材料的DMA熱分析圖。DMA，動態力學分析；PS，聚苯乙烯；3D-GNPs，三維石墨納米片[顏色圖可在wileyonlinelibrary.com上查看]
圖14.3D-GNPs/PS的拉伸應力-應變曲線。PS，聚苯乙烯；3D-GNPs，三維石墨納米片[顏色圖可在wileyonlinelibrary.com上查看]
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