芳纶纳米纤维/丝素蛋白复合薄膜的制备及其性能研究

芳纶纳米纤维具有轻质、绝缘、高强、耐高温等特点,广泛应用于电气绝缘以及电池电极等领域,为使其适应更加苛刻的环境,提高基础力学性能显得尤为重要.天然丝素纤维具有高达300～400 MPa的极限拉伸强度,26%的断裂伸长率和70～78 MJ·m－3的韧性.近年来已经有研究证明丝素蛋白可以有效的增强聚氨酯、纤维素、氧化石墨烯等物质,然而还未有关于丝素蛋白增强芳纶纳米纤维的报道.通过裂解宏观芳纶纤维制备了芳纶纳米纤维(ANF),然后将蚕茧经脱胶溶解得到的丝素蛋白(SF)作为添加剂制备了ANF/SF 复合薄膜,考察了SF对ANF薄膜微观形貌、化学结构、力学性能、热稳定性、润湿性和绝缘性能的影响规律.结果表明:SF能使ANF薄膜的结构致密化,并有效提升纤维间的界面粘合力,复合薄膜的力学和绝缘性能获得大幅度提升;当SF的添加量为0.6 wt.%时,ANF/SF复合薄膜的拉伸强度、韧性和断裂伸长率分别为261.4 MPa、38.8 MJ·m－3和22.7%,相比于ANF 薄膜分别提升了157%、384%和 241%.当 SF 的添加量为 1.0 wt.%时,复合材料的介电击穿强度达到61.9 kV·mm－1,相比于ANF薄膜提升了153%.