聚对苯撑苯并二噁唑原纤化纳米纤维制备技术及结构性能

聚对苯撑苯并二噁唑(PBO)纤维是一种具有多重原纤结构的高分子聚合物。通过机械力作用可以使PBO纤维发生原纤化,制备具有直径小于100 nm的PBO原纤化纳米纤维。文中对PBO纤维发生原纤化的历程及机理进行研究,扫描电镜观察发现PBO纤维的原纤化过程包括:脱除皮层、主干破坏、进一步原纤化等阶段,剥离和劈裂是原纤化的主要方式。经过原纤化处理的PBO纤维,呈现不同尺寸纤维组成的多分散体。打浆度70°SR的PBO原纤化纳米纤维的直径可达到50 nm,其保水值118%,纤维长度分布主要集中在0.3~0.5 mm,比表面积21.89 m~2/g。以PBO原纤化纳米纤维为原料,通过湿法成形方式在抄纸系统上制备的纸基材料力学性能随着原纤化程度增加而增加。     

原纤化天丝纤维纸基复合材料的制备及其电气性能的研究

天丝纤维作为一种可再生纤维,具有多重原纤结构的特点,通过原纤化处理制备的微纳米级别的天丝纤维可广泛应用于超级电容器、电池隔膜等材料领域。本文选取高度原纤化的天丝纤维,探讨了天丝纤维纸基复合材料结构对其介电常数及击穿电压的影响规律。结果表明,天丝纤维纸基复合材料的相对介电常数实测值与按照体积比经验理论公式模拟计算值有较好对应性;采用具有微纳米直径的天丝纤维制备的定量40 g/m~2的电解电容器纸,压光后介电强度可达到18.27 kV/mm;参考复合介质串联电容模型,可根据单层纸参数计算双层天丝纤维纸基复合材料的击穿电压,从而指导双层电容器隔膜的结构配方设计。     

聚对苯亚基苯并双(噁)唑纤维生产工艺研究

对聚对苯亚基苯并双(噁)唑(PBO)纤维生产工艺中的主要过程进行了研究,对影响PBO纤维强度等性质的因素进行了分析.PBO纤维制备:以4,6-二氨基间苯二酚(DAR)的盐酸盐为单体原料,与对笨二甲酸(TPA)混合,经过中和反应、脱色处理、干燥后制成复合盐;再以多聚磷酸为溶剂,添加五氧化二磷和抗氧化剂,经过预聚合反应制备出PBO聚合物;聚合物通过双螺杆挤出机进一步进行聚合,然后通过喷丝板挤出,在磷酸水溶液中凝固成型,经过洗涤、干燥等过程,最终卷绕成型.制成的纤维强度最高可达30cN/dtex以上,制成的PBO聚合物特性黏度最大可达40dL/g以上.DAR单体盐的质量,聚合条件、纺丝过程是影响最终纤维产品性能的主要因素.     

蚕丝在原纤水平的溶解及静电纺丝

采用氯化钙(CaCl_2)-甲酸(FA)溶解丝素,通过调整溶剂中CaCl_2质量分数来实现蚕丝原纤水平的溶解及静电纺丝过程。结果表明,区别于已有溶解丝素至分子水平的溶解方法,CaCl_2-FA溶解体系可在常温条件下通过破坏分子间氢键作用,破坏β-折叠结构而保留蚕丝原有的原纤结构而实现蚕丝溶解。溶液中观察到原纤尺寸随CaCl_2质量分数的增加呈减小趋势,溶解丝素所需时间随CaCl_2质量分数的增加而缩短。丝素溶液中原纤结构尺寸的差异对静电纺丝素纳米纤维直径和力学性能有所影响,CaCl_2质量分数由2%增加到10%,所纺纤维直径由(336±25)nm降低到(118±14)nm,5%6%纤维的断裂应力达到(13.5±5.6)MPa。乙醇及拉伸处理可以诱导丝素由无规卷曲结构向β-折叠的转变。     

半纤维素含量对蔗渣纤维基膜结构和性能的影响

目的 为了更好地了解甘蔗渣半纤维素在加工过程中与原纤化纤维之间的化学反应性,并为甘蔗木聚糖生物聚合物在材料和产品中的应用创造可能性。方法 以甘蔗渣纤维为原料,通过机械法制备原纤化纤维,采用NaOH对纤维素进行处理。通过纳米粒度仪(FLA)、激光粒度仪(LPS)、接触角测试仪(CA)、水蒸气透过率测试仪(WVTR)、扫描电镜(SEM)、X-射线衍射(XRD)等手段对原纤化纤维悬浮液和纤维基薄膜进行表征。研究处理后纤维素悬浮液的组成、粒径与电荷量,以及纤维基薄膜的表观形貌、纤维结构和性能的变化。结果 经质量分数大于10%的NaOH处理后,半纤维质量分数降低约6%,纤维素的结晶区发生变化,纤维悬浮液的稳定性大幅度降低。当半纤维素质量分数大于20%时,原纤化纤维薄膜具有优异的水蒸气阻隔性能及疏水性能,接触角为94°±4°。结论 蔗渣中的半纤维素与原纤化纤维之间的相互作用及半纤维素侧基取代反应对纤维素材料的组成、结构和性能有重要影响。     

原纤化Lyocell纤维/聚乳酸复合材料的结构与性能

采用均质分散法制备原纤化Lyocell纤维,探讨了不同初始纤维长度对Lyocell纤维原纤化程度的影响,在此基础上,进一步通过熔融共混和注塑成型制备原纤化Lyocell/聚乳酸(PLA)复合材料,探讨了初始纤维长度对原纤化Lyocell/PLA复合材料结构与性能的影响。结果表明,相同处理条件下,纤维初始长度越长,Lyocell纤维原纤化程度越低。Lyocell纤维原纤化能改善纤维与基体的界面结合,从而进一步提高复合材料的力学性能。初始纤维长度对原纤化Lyocell/PLA复合材料的拉伸性能无显著影响,而初始长度为4 mm的原纤化Lyocell/PLA复合材料的缺口冲击强度最大,比未原纤化复合材料提高19.0%。此外,Lyocell原纤化后还可进一步提高复合材料的维卡软化温度,当纤维初始长度为10 mm时,原纤化Lyocell/PLA复合材料的维卡软化温度最高,达到161.4℃。     

聚对苯撑苯并双噁唑纤维的表面改性及疏水性涂层制备EI北大核心CSCD

采用偶联剂KH-560对聚对苯撑苯并双噁唑(PBO)纤维进行表面活化,并用含有十七氟癸基三甲氧基硅烷(HFTES)的涂层对偶联剂改性后的PBO纤维表面进行疏水性处理。利用X射线光电子能谱、扫描电镜等对PBO纤维表面结构和性能进行表征,考察了偶联剂KH-560质量分数对PBO纤维表面改性效果的影响,同时分析了HFTES质量分数对PBO纤维疏水性的影响。研究结果表明,采用KH-560改性PBO表面时,PBO纤维表面形成了薄层偶联剂涂层,纤维表面粗糙度增加,PBO纤维表面引入的环氧基活性基团增强了纤维表面活性。随着HFTES浓度的提升,PBO纤维吸水率下降。经HFTES处理后PBO纤维的吸水率大幅度下降,经含有HFTES的有机硅改性环氧树脂涂层处理后的PBO纤维表面水接触角可达132°。     

PPTA纤维原纤化过程及结构变化

聚对苯二甲酰对苯二胺(PPTA)纤维有典型的皮芯层结构,原纤化后的浆粕可以用于摩擦材料、密封材料、绝缘、特种纸基材料等复合材料领域。文中使用PFI型立式磨浆机对聚对苯二甲酰对苯二胺(PPTA)纤维进行处理,对原纤化过程中纤维的形态结构变化进行了研究,最后对制备的PPTA原纤化浆粕进行了表征。结果表明,PPTA纤维通过皮层脱落、逐步剥离、纵向劈裂、进一步分丝而实现原纤化,且制得的浆粕打浆度达到75°SR,保水值为380%,比表面积18 m2/g,结晶度49.4%。     

高原纤化Lyocell纤维的制备及性能——(Ⅰ)溶胀剂NaOH溶液质量分数的影响

Lyocell纤维具有易原纤化的特性,但通过对其原纤化进行调控,也能带来许多优点,扩大其应用领域。文中以不同质量分数的NaOH溶液为溶胀剂,采用超声波振荡法制备了不同原纤化程度的Lyocell纤维,并探讨了NaOH质量分数对其结构与性能的影响。结果表明,随着NaOH质量分数的提高,Lyocell纤维的原纤化程度先增大后变小,当NaOH质量分数为3%时,纤维的原纤化程度最显著。采用保水值和比表面积均可表征Lyocell纤维原纤化程度,两者变化规律一致,当NaOH质量分数为3%时,纤维的保水值和比表面积分别提高了118.9%和47.9%。纤维的结晶度随NaOH质量分数的增大而略有提高;当NaOH质量分数较低时,对纤维力学性能影响较小。     

聚对苯撑苯并二噁唑纤维含水率对其直接氟化表面改性效果的影响

聚对苯撑苯并二噁唑(PBO)纤维具有极其优异的力学性能与耐高温性能,因此被广泛应用于复合材料。但是由于自身的化学惰性,PBO纤维与树脂的粘接性能较差,其在先进树脂基复合材料领域的应用受到限制。文中首次采用直接氟化对PBO纤维进行表面改性,并通过控制PBO纤维的含水率研究了水分对PBO纤维直接氟化表面改性效果的影响。通过X射线光电子能谱、红外光谱与扫描电子显微镜研究了不同含水率的PBO纤维在直接氟化后的表面化学结构与物理形貌。研究结果表明,氟化PBO纤维表面极性基团明显增加,并且随着含水率的增大,氟化反应生成的极性基团比例(包括COOH和C-F)从4. 93%下降到0. 76%。单丝拔出结果表明,随着PBO纤维含水率的增加,其氟化后与环氧树脂的界面粘接强度从27. 1 MPa降低到21. 4 MPa,但均高于原始PBO纤维的19. 6 MPa。     

多壁碳纳米管/聚亚苯基苯并二噁唑复合材料的微结构与性能

以甲基磺酸(MSA)为溶剂通过溶液共混法制备了不同多壁碳纳米管(MWNTs)含量的多壁碳纳米管/聚亚苯基苯并二噁唑(MWNTs/PBO)复合材料, 用扫描电镜(SEM)对热处理前后复合材料的微结构进行了分析, 并对其导电、力学和耐热性能进行了研究。结果表明: MWNTs能均匀地分散在聚合物基体中, 并能形成一定的网络结构, 热处理后的复合材料较热处理前的结构更致密, 导电性能和力学性能都有所改善, 其中MWNTs质量分数为10％的热处理后复合材料与纯PBO聚合物相比, 体积电阻率降低约9个数量级, 而拉伸强度和拉伸模量分别提高了95％和53％, 耐热性能也有一定的提高。      

PBO纤维研究进展

介绍了一种高性能有机纤维——聚对亚苯基苯并双噁唑[（poly(P-phenylene-2,6-benzobisoxazole)简称PBO]的制作、应用及结构与性能间的关系。先进的纺丝技术及高度取向的刚性分子结构使PBO纤维具备优异的力学性能(E拉＝280GPa)及热学性能，从而作为超级纤维有巨大的应用潜力。同时还简述了PBO纤维复合材料的研究现状及存在问题。     

甘蔗渣显微结构对聚乳酸/甘蔗渣复合材料结构与性能的影响

采用碱处理、硅烷偶联剂处理以及碱处理配合硅烷偶联剂处理等方式改性甘蔗渣(BF),采用傅里叶变换红外光谱(FTIR)、X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、X射线光电子能谱(XPS)、热重分析(TGA)以及力学性能测试等研究改性后BF结构的变化。结果表明,不同改性方法均明显改变了BF的结构及改性剂的键合方式。碱处理能够去除BF中的半纤维素等小分子聚合物以及部分非晶区的纤维素,导致BF热稳定性降低,结晶度上升。碱液浓度偏高以及碱处理时间过长会导致BF的纤维表面原纤化,虽然能增加与偶联剂反应的面积,但BF的强度大大下降,不利于BF的增强作用。因此,硅烷偶联剂处理的BF/PLA复合材料的相容性及力学性能最佳,其次为碱处理配合硅烷偶联剂处理的BF/PLA复合材料,最后为碱处理的BF/PLA复合材料。     

PBO纤维改性技术研究进展

聚对苯撑苯并双噁唑(PBO)纤维以其优异的特性引起人们广泛的关注,但由于PBO纤维的表面光滑,且化学性质稳定,不易于树脂基体结合,严重影响PBO纤维复合材料的性能。本文简述了PBO纤维的结构与性能。综述了PBO纤维表面改性的方法,包括共聚处理法、纳米粒子处理法、化学处理法和物理处理法。     

硅酸盐纳米纤维增强橡胶复合材料的结构与性能

利用天然针状硅酸盐——凹凸棒石(AT)的结构特点, 采用机械共混法并结合原位改性技术制备了一系列硅酸盐纳米纤维/橡胶复合材料, 研究了复合材料的结构与性能, 分析了针状硅酸盐良好增强效果的内在机制。借助硅烷偶联剂的原位改性和混合过程中的机械剪切力, AT微米聚集体被解离成长径比为10~30的纳米纤维分散在橡胶基体中, 纳米复合材料表现出短纤维/橡胶复合材料(SFRC)的应力-应变特性和明显的力学性能各向异性。而且, AT/橡胶纳米复合材料具有优良的高温模量和加工性能。AT的优良的增强效果来源于AT的纳米分散和良好的纤维-橡胶界面结合。      

MWNTs/PBO共混纤维的制备及性能

通过原位分散方法将不同含量的多壁碳纳米管（MWNTs）引入聚对苯撑苯并二噁唑（PBO）聚合体系,共混产物采用液晶纺丝法纺制成高性能MWNTs/PBO纤维。用偏光显微镜观察了MWNTs的分散状况,发现将MWNTs先预分散在多聚磷酸（PPA）中再添加可以有效地改善其分散性,热失重分析仪、强力仪研究了纤维的热稳定性能和力学性能。结果表明,MWNTs质量分数为2%的共混纤维的拉伸强度和模量分别达到4.69 GPa和128.8 GPa,比相同卷绕速度下PBO纤维提高了24.2%和23.5%,起始热分解温度也从668.9℃提高到700.8℃。MWNTs的质量分数达到5%时由于团聚严重,降低了PBO的可纺性,影响了纤维的性能。      

CNTs/PBO复合材料的合成及性能

利用原位液晶聚合制备了碳纳米管(CNTs)/PBO复合材料,并利用取样对比分析、热重分析和纤维的强力测定对原位液晶聚合及材料的耐热和拉伸性能进行了研究。与同等条件下PBO控制聚合取样对比分析表明:碳纳米管表面活性基团会影响聚合,减少碳纳米管的加入量或推迟其加入的时间可以改善CNTs/PBO原位聚合状况。研究表明:CNTs/PBO复合材料保持了PBO的优异耐高温性能。纤维拉伸性能与同条件下PBO纤维相比提高40％~70％。      

Mechanical properties and debonding strength of Fabric Reinforced Cementitious Matrix (FRCM) systems for masonry strengthening

Fabric Reinforced Cementitious Matrix (FRCM) composites are advanced cement-based materials often used for strengthening masonry or concrete structures. The system is usually composed of a dry grid of fibers embedded in a cementitious matrix enriched with short fibers.An important parameter for designing the structural reinforcement is the tensile load-bearing capacity of FRCM composites. For their heterogeneity, FRCM composites show an interesting mechanical behavior in tension, that depends on the properties of the components and of the bonding strength. These values could be estimated with mechanical models but must be validated experimentally by means of proper testing campaigns.In this work several FRCM materials made with different fiber grids were investigated. Four different types of fibers were considered: polyparaphenylene benzobisoxazole (PBO), carbon (C), glass (G) and PBO and glass (PBO-G) fibers and three different types of cementitious mortars.The behavior of FRCM under tension and the influence of the bond properties between the dry textile and the inorganic matrix are studied developing an extensive experimental program that included the characterization both of the materials components and of the composites. A series of push–pull double lap tests and pull-off tests were performed to determine the bonding properties of FRCM composites applied to masonry structures.The paper presents results and considerations that can provide background data for future recommendations for the use of FRCM systems in the rehabilitation of elements.     

TiO2/活性炭复合纳米纤维膜的制备及表征

在聚丙烯腈(PAN)、N,N-二甲基甲酰胺(DMF)体系中加入钛酸四丁脂水解溶胶,通过静电纺丝技术得到纳米纤维膜,经预氧化、炭化、活化制备出TiO2/活性炭复合纳米纤维膜。采用扫描电子显微镜、X射线能谱、热分析、傅里叶红外光谱、X射线衍射以及测定Zeta电位和表面接触角等手段对TiO2/活性炭复合纳米纤维膜进行表征。结果表明,当V(PAN)∶V(DMF)∶V(Ti(OH)4)溶胶=3∶17∶3时,可制得纤维直径为600～700nm的TiO2/活性炭复合纳米纤维膜。纳米TiO2在TiO2/活性炭复合纳米纤维膜中分布均匀,晶型结构易于控制;TiO2/活性炭复合纳米纤维膜有较强的光催化活性和吸附活性,可以作为环境功能材料使用。