CaCl_2配位PA6/甲酸溶液的流变性能研究

将相对黏度(ηr)为17.3～22.7的聚酰胺6(PA6)溶于甲酸中制备干法纺丝溶液,加入CaCl2作为配位剂,研究了溶液浓度、CaCl2/PA6配位比、PA6的ηr及溶液温度等对纺丝溶液流变性能的影响。结果表明:经CaCl2配位后的PA6/甲酸溶液属于假塑性流体,具有明显的非牛顿流体行为;溶液的表观黏度随PA6的ηr及溶液浓度的升高而升高,随温度升高而降低,CaCl2/PA6配位比为0.12～0.20对其影响不大;随着PA6的ηr及溶液浓度的增加,溶液的非牛顿指数减小,结构黏度指数增大;PA6的ηr约18.0,溶液中PA6质量分数控制在13%～18%,溶液可纺性较好;溶液的黏流活化能随着PA6的ηr的增加而增加。     

CaCl_2对PA6结构和力学性能影响

为了研究CaCl_2对PA6结构和力学性能影响,采用双螺杆共混挤出法制备了PA6/CaCl_2复合材料,然后通过傅里叶红外光谱仪(FTIR)、X射线衍射仪(XRD)和差示扫描量热仪(DSC)研究了不同CaCl_2含量对PA6/CaCl_2复合材料结构的影响,并利用毛细管流变仪和电子万能材料试验机对复合材料的流变性能和力学性能进行分析。结果表明:PA6与CaCl_2发生络合作用,随着CaCl_2含量的增加,PA6的结晶温度和熔点逐渐向低温方向偏移,当CaCl_2含量大于6%时,PA6的结晶结构完全变为无定形结构;PA6/CaCl_2熔体的表观黏度随着剪切速率的增加而逐渐减小,属于"切力变稀流体",随着CaCl_2含量的增加,熔体的表观黏度逐渐增大,当CaCl_2含量为8%时,熔体的黏度是纯PA6的6.5倍;拉伸断裂强度和断裂伸长率随着CaCl_2含量的增加而逐渐降低。     

溶剂对静电纺PA6纤维可纺性的影响

分别用甲酸、六氟异丙醇(HFIP)或甲酸与醋酸(HAc)、N,N-二甲基甲酰胺(DMF)、HFIP的混合溶剂溶解聚己内酰胺(PA6),通过静电纺丝法制备了纳米级的PA6纤维。结果表明:甲酸作为溶剂时,PA6可纺丝溶液质量分数为8%～22%,所纺出的PA6纤维直径为50～300 nm;HFIP作为溶剂时PA6可纺丝溶液质量分数为8%～18%,纤维直径为50～500 nm;甲酸与HFIP,HAc,DMF的混合溶剂对纺丝状态及纤维直径分布的影响均表现为随第2种溶剂的加入,纤维直径的分布变广,平均直径增加;HAc的加入能提高PA6溶液的可纺性。     

CaCl_2用量对PA6/CaCl_2/GF共混物聚集态结构及性能影响研究

采用双螺杆挤岀机制备了PA6/CaCl_2/玻璃纤维(GF)复合材料,通过X射线衍射仪(XRD)、差示扫描量热(DSC)研究了CaCl_2用量对复合材料的结晶性能、力学性能、耐热性能的影响。结果表明,CaCl_2的加入促进了PA6/CaCl_2/GF中α晶型的生成,且y晶型用量逐渐减小。随着CaCl_2用量的增加,PA6的熔点和结晶度都逐渐降低,当CaCl_2用量大于8%后,复合材料已不结晶。随着CaCl_2加入量的增加,PA6的熔点和结晶度都逐渐降低,当CaCl_2用量大于8%后,复合材料已不结晶。随着随着CaCl_2用量的增大复合材料的拉伸强度先增大后减小,最大值为115MPa,复合材料的缺口冲击强度和维卡软化温度都逐渐减小,当CaCl_2用量为4%时分别为5.2 kJ/m~2、100.2℃。     

CaCl_2对PA6/OMMT/POE-g-MAH复合材料结构与性能的影响

通过挤出机熔融共混法制备了PA6/POE-g-MAH/OMMT/CaCl_2复合材料,研究了CaCl_2含量对PA6/POE-gMAH/OMMT/CaCl_2复合材料结晶行为及其力学性能的影响。结果表明:随着CaCl_2含量的增加,PA6/POE-g-MAH/OMMT/CaCl_2复合材料的弯曲强度呈现出逐渐增大的趋势。当CaCl_2为9%时,复合材料的弯曲强度达到最大值76.6 MPa。另外,随CaCl_2含量的增加,复合材料拉伸强度和冲击强度都呈现出先增大后减小的趋势。当CaCl_2为5%时,复合材料的拉伸强度(70.8 MPa)和冲击强度(11.8 k J/m2)分别达到最大值,与纯PA6相比拉伸强度(65.5 MPa)和冲击强度(5.5 k J/m2)分别提高了8%和114%。结晶性能研究表明:随着CaCl_2含量的增加,复合材料的成核温度、增长温度及熔融温度向低温方向移动。     

聚酰胺66聚集态结构转变的研究

采用熔融共混-热压的方法,通过CaCl_2作为络合剂制备了非晶态聚酰胺66(PA66)/CaCl_2络合物薄膜;研究了乙醇、去离子水和2-氯乙醇对络合体系解络合的效果;采用红外光谱(FTIR)、X射线荧光衍射(XRD)、AFM对纤维表面形貌分析(XPS)和扫描电子显微镜(SEM)对络合体系和解络合过程进行了表征,并阐述了PA66与CaCl_2的络合机理和三种溶剂的解络合机理。结果表明,在络合过程中,Ca~(2+)能够有效屏蔽酰胺键基团之间的氢键作用,使PA66转变为非晶态;三种溶液均能有效地对PA66络合物解络合,使PA66重新转变为结晶态,从而实现对PA66聚集态结构的可控制备。     

聚醚酯酰胺对PA6纤维的抗静电改性研究

采用聚已内酰胺(PA6)和聚乙二醇(PEG)嵌段共聚反应制备聚醚酯酰胺(PEEA),与PA6混合纺丝获得共混纤维。结果表明:红外光谱分析和X射线分析证明PEEA为嵌段聚合物,差示扫描量热表明PEEA具有两相结构;共混纤维的抗静电性随PEEA含量的增加而提高,共混纤维强度小于PA6纤维;当PEEA质量分数为6%时,共混纤维断裂强度最大达4.4 cN/dtex,断裂伸长小于46.01%。     

PA6/LDPE/PE-g-MAH共混纳米纤维的制备及结构研究

采用共混海岛纺丝法制备聚酰胺6/低密度聚乙烯/聚乙烯接枝马来酸酐(PA6/LDPE/PE-g-MAH)共混纤维,溶解剥离出LDPE基体相,可制备出PA6纳米纤维;研究了共混物的组成和纺丝条件对共混纤维的相结构、结晶、力学性能及PA6纳米纤维直径的影响。结果表明:随着共混物中PA6分散相含量增加,PA6纳米纤维的直径逐渐增大;PA6质量分数从30%增加至60%时,PA6纳米纤维平均直径由107 nm增至149nm;PA6质量分数为70%时,由于相逆转无法得到PA6纳米纤维;在PA6质量分数为55%条件下,提高拉伸倍数,PA6纳米纤维的直径进一步降低,且结晶度、力学性能增加。     

离子液体增塑聚酰胺6纤维的制备与性能表征

在聚酰胺6(PA 6)中添加离子液体对其进行增塑改性制得离子液体增塑PA 6切片,再经熔融纺丝、拉伸、定型,制备离子液体增塑PA 6纤维,然后对纤维试样进行水洗;探讨了离子液体含量对增塑PA 6纤维的热性能、动态力学性能、取向及力学性能的影响以及水洗之后纤维力学性能的变化。结果表明:随着离子液体添加量的增加,增塑PA 6纤维的熔融温度与结晶温度逐渐下降,纤维分子链的活动性增加,玻璃化转变温度逐渐下降;离子液体并未提高增塑PA 6纤维的取向度;随着离子液体含量的增加,增塑PA 6纤维的断裂强度先增加后降低,断裂伸长率呈下降趋势;在离子液体质量分数为1.5%、拉伸倍数为3.6时,增塑PA 6纤维的断裂强度最高,达3.89 cN/dtex,纤维水洗后断裂强度大幅度提高,达6.36 cN/dtex。     

芳香族支链聚酰胺6的制备及共混纺丝研究

通过添加均苯四甲酸二酐水解聚合工艺制备芳香族支链聚酰胺6(PA6),采用熔融共混制备芳香族支链PA6/Ti O2母粒,然后与线型PA6共混纺丝,经拉伸后得到含芳香族支链PA6的共混纤维;研究了均苯四甲酸二酐含量对芳香族支链PA6流动性及热学性能的影响,以及芳香族支链PA6对芳香族支链PA6/Ti O2共混物结晶行为、可纺性及纤维力学性能等的影响。结果表明:随着均苯四甲酸二酐含量的添加,芳香族支链PA6的相对黏度逐渐降低,熔体流动指数增大,流动性增加,而结晶熔融温度逐渐降低;含芳香族支链PA6的共混体系纺丝温度较纯PA6降低4℃,芳香族支链PA6有助于提高PA6的可纺性,且纤维力学性能较好,含质量分数8%芳香族支链PA6的共混纤维的断裂强度为2.8 c N/dtex,断裂伸长率为45.4%。     

三元体系AlCl3+CaCl2+H2O，AlCl3+FeCl3+H2O和CaCl2+FeCl3+H2O在35℃时的相平衡

缺少含AlCl₃、CaCl₂和FeCl₃的溶液相平衡,使通过蒸发结晶从粉煤灰盐酸浸取液中制备纯净的AlCl₃·6H₂O变得比较困难。采用等温溶解法研究了三元体系AlCl₃+CaCl₂+H₂O,AlCl₃+FeCl₃+H₂O和CaCl₂+FeCl₃+H₂O在35℃时的相平衡关系,测定了相应的溶解度及密度,并绘制了相应相图及密度-组成图。实验结果表明：三元体系AlCl₃+CaCl₂+H₂O和AlCl₃+FeCl₃+H₂O分别有两条溶解度曲线,两个单盐结晶区,无复盐和共溶体产生,同离子效应导致增加溶液中CaCl₂和FeCl₃浓度会有效降低AlCl₃的溶解度;CaCl₂+FeCl₃+H₂O体系会形成复盐CaCl₂·2FeCl₃·7H₂O;所得35℃相图与25℃相图相比,三元体系AlCl₃+CaCl₂+H₂O和AlCl₃+FeCl₃+H₂O中AlCl₃·6H₂O结晶区增大,CaCl₂·6H₂O结晶区转变成CaCl₂·4H₂O结晶区,CaCl₂+FeCl₃+H₂O体系中CaCl₂·2FeCl₃·8H₂O结晶区转变为CaCl₂·2FeCl₃·7H₂O结晶区。     

海藻化工以氢氧化钙作为钙化剂的新型钙化工艺研究

研究了海藻化工中以氢氧化钙作为钙化剂的新型钙化工艺,使用氢氧化钙+氯化钙作为褐藻酸钠的钙化剂替代传统的单一氯化钙。确定的双钙钙化工艺条件：每升褐藻酸钠胶液（褐藻酸钠质量浓度为2.5 g/L）,添加氯化钙溶液29.0 mL（质量分数为5%）,添加氢氧化钙溶液13.75 mL（质量分数为5%）,复合钙化剂中氯化钙与氢氧化钙物质的量比为1.19∶1。与传统工艺相比,新型钙化工艺褐藻酸钠的产率未有明显变化,得到的褐藻酸钠粘度稍有降低,粘度由275.1 mPa·s降低至241.3 mPa·s;氯化钙使用量降低40%以上,总钙添加量减少19%。双钙钙化工艺实现了对钙化废水的再利用,废水中钙质量浓度经处理由483 mg/L降到20 mg/L左右,电导率由6.84 mS/cm降至4.28 mS/cm;经脱钙处理的钙化废水回用后对产品褐藻酸钠的产率和粘度没有显著影响。新工艺操作简单,不仅有效减少了钙化废水中离子的引入,同时可以实现低成本地脱钙,脱钙后的废水可以作为冲稀水回收利用,减少了水资源的消耗,为海藻化工行业的减排提供了一条新的工艺途径。     

无机相变材料CaCl2·6H2O的过冷特性

CaCl₂·6H₂O作为一种常见的常温无机水合盐相变材料,由于成本低、易获取、蓄热强而受到广泛的关注。按无水CaCl₂与H₂O的质量比为1.027：1制备了CaCl₂·6H₂O,经X射线衍射（XRD）表征其晶体结构;通过添加成核剂SrCl2·6H₂O和Ba（OH）₂对CaCl₂·6H₂O改性,发现两者的联合作用可抑制过冷,10次熔化-冷却循环平均过冷度1.07℃。采用差示扫描量热仪（DSC）测定CaCl₂·6H₂O添加成核剂前后相变潜热,发现潜热由223.54 J·g^-1降至160.41 J·g^-1;为了扩大CaCl₂·6H₂O相变温度的范围,通过添加质量分数分别为5%、10%、15%、20%和25%的MgCl₂·6H₂O,发现相变温度随MgCl₂·6H₂O质量分数的升高呈线性降低,但不宜超过20%;选取CaCl₂·6H₂O-20% MgCl₂·6H₂O二元共晶盐相变储热体系为改性目标,通过添加1% SrCl2·6H₂O和0.5% CMC,过冷度降至0.57℃,相变潜热为141.09 J·g^-1,低于单独组成盐CaCl₂·6H₂O的潜热223.54 J·g^-1和MgCl₂·6H₂O的潜热163.35 J·g^-1。研究表明,CaCl₂·6H₂O作为无机相变材料具有显著的应用价值。     

蛭石/氯化钙复合吸附剂的吸附特性和储热性能

为了储存120℃以下的热能,提出了以水为介质的热化学吸附储热方法。配制了一种以膨胀蛭石为多孔基质、氯化钙为反应盐的新型复合吸附剂,并对其进行了微观形貌表征、吸附性能测试、同步热分析测试和储热密度的理论计算。扫描电子显微镜（SEM）观测显示膨胀蛭石特有的片层状的大孔结构产生了相对巨大的孔体积;利用恒温恒湿箱实验排除有溶液泄漏问题的含盐量;通过恒温恒湿箱对30℃、3种相对湿度下的动态吸附过程进行测试,分析了含盐量和相对湿度对吸附特性的影响,证实了该复合吸附剂具有3个不同的吸水阶段,包括物理吸附、化学吸附和溶液的气-液吸收过程;利用同步热分析测试（STA）和数值计算进一步对上述3个吸附过程的吸水量、吸附热和反应温度进行分析。最终优选出含盐量47.9%（质量分数）的复合吸附剂,其吸水量高达1.24 g·g^-1,质量和体积储热密度分别高达1.25 kW·h·kg^-1和213.56 kW·h·m^-3。     

改性三氧化二锑协效二乙基次磷酸铝阻燃PA6研究

采用硅烷偶联剂（KH560）对三氧化二锑（Sb₂O₃）进行表面改性处理，并将其协效二乙基次磷酸铝（ADP）应用于聚酰胺6（PA6）阻燃研究。采用傅里叶变换红外光谱和热失重分析对改性Sb₂O₃进行表征，运用垂直燃烧、氧指数、锥形量热仪、热分析以及扫描电子显微镜和拉曼光谱等对阻燃PA6进行了阻燃性能及机理分析。结果表明，改性 Sb₂O₃与Sb₂O₃相比，与ADP具有更好的协同阻燃效应，其作用机制主要是在气相发挥阻燃作用；当ADP含量为8 %，改性Sb₂O₃含量为2 %时，阻燃PA6复合材料的UL 94等级达到V?0级，极限氧指数达到33.8 %。     

PPO-g-MAH与CNTs-x对PPO/PA6共混物的协同增强作用研究

研究了聚苯醚/尼龙6/聚苯醚接枝马来酸酐/功能化碳纳米管(PPO/PA6/PPO-g-MAH/CNTs-x)复合材料的形貌结构、力学性能、动态力学行为、流变性能。引入增容剂PPO-g-MAH可改善PPO与PA6之间的界面性能,明显提高了PPO/PA6共混物的力学性能。通过拉伸、冲击实验,动态力学和流变学实验分析发现,在PPO/PA6/PPO-g-MAH共混物中添加氨基化碳纳米管(CNTs-NH₂),其形貌和力学性能均优于碳纳米管(CNTs)和羧基化碳纳米管(CNTs-COOH)。这是由于CNTs-NH₂与PA6/PPO-g-MAH的相互作用较强,并随着CNTs-NH₂添加量的增加,复合材料的拉伸性能、储能模量和复数黏度提高,但冲击强度降低。     

四元体系CaCl2-CaSO4-CaB6O10-H2O 308.15 K相平衡研究

采用等温溶解平衡法研究了四元体系CaCl₂-CaSO₄-CaB₆O₁₀-H₂O在308.15 K下的稳定相平衡。测定了该体系的溶解度及平衡溶液的物化性质(包括折射率、密度和pH)。根据实验数据，分别绘制了该四元体系的干基图、水图以及相应的物化性质–组成图。研究结果表明：该体系在308.15 K时有1个共饱点(CaCl₂·4H₂O + CaSO₄·2H₂O + CaB₆O₁₀·5H₂O)，3条单变量溶解度曲线，3个单盐结晶区,分别对应于CaCl₂·4H₂O、硬石膏(CaSO₄·2H₂O)和高硼钙石(CaB₆O₁₀·5H₂O)。其中，硬石膏CaSO₄·2H₂O结晶区最大、高硼钙石CaB₆O₁₀·5H₂O结晶区次之，而CaCl₂·4H₂O结晶区最小，表明硬石膏最易于结晶析出。此外，该四元体系在308.15 K下没有复盐和固溶体生成，属于简单水合物I型。平衡液相的物化性质随着CaCl₂浓度的增大呈规律性变化，并在共饱点处发生转折。其中，折射率和密度的变化规律相近，而pH的变化规律则与之相反。对该四元体系的稳定相平衡进行研究，将为综合开发利用油田卤水中的钙、硼等资源提供理论依据。     

可溶磷对常压水热法制备高强α-半水石膏的影响

研究了水热CaCl₂溶液中可溶磷对CaSO₄·2H₂O脱水形成α-半水石膏相以及晶形调控的影响,并从高强α-半水石膏相的晶体生长角度探讨了可溶磷的作用机理。结果表明:在98℃ 24%的水热CaCl₂溶液中,pH 的大小是决定二水石膏能否发生脱水相变反应形成α-半水石膏的主要因素;当pH不超过2.0时,可以得到针状的α-半水石膏,加入多元羧酸类媒晶剂NS后,可以得到长径比0.5～3.0的短柱状高强α-半水石膏,抗压强度超过20 MPa;可溶磷的存在可以降低体系的pH,增大α-半水石膏的过饱和度,降低晶体与液相界面的表面自由能,有利于α-HH相的形成;另一方面,酸根离子会影响到α-HH的结晶习性,减弱羧酸类媒晶剂的吸附效果。     

芳香酸镧配合物的制备及其共混改性PA66纤维的性能研究

分别采用溶液法与低温固相法合成了芳香酸镧配合物偏苯三甲酸镧(LaTLA)和均苯四甲酸镧(LaHbtec),并用于制备共混改性聚酰胺66(PA 66)纤维;对LaTLA和LaHbtec的结构和热稳定性进行了表征,并对2种合成方法进行比较;研究了LaTLA和LaHbtec对PA 66的热性能,以及PA 66纤维的力学性能及抗黄变性的影响。结果表明:LaTLA和LaHbtec均为结晶型配合物,分子式分别为La(TLA)·2H₂O和La(Hbtec)·0.5H₂O;低温固相法产率高,但球磨实验所用试剂量大,本实验中选择溶液法;LaTLA和LaHbtec最大失重峰温分别为595℃和603℃,均具有良好的热稳定性;加入LaTLA和LaHbtec后,PA 66的初始热降解温度和最大失重速率温度都明显提高,共混物的热稳定性好;添加芳香酸镧配合物后,PA 66纤维的断裂强度略有降低,抗黄变性能提高;相同纺丝条件下,纯PA 66纤维的断裂强度为3.57 cN/dtex,黄变指数(Y_i)为23.52,外观为土黄色,而添加LaTLA或LaHbtec质量分数为1.5%时,PA 66/LaTLA和PA 66/LaHbtec共混纤维的断裂强度分别为3.51,3.01 cN/dtex,Y_i分别为19.83,21.81,外观均为白色。