熔纺UHMWPE纤维在拉伸过程中的结构与力学性能

采用高流动性的超高分子量聚乙烯(UHMWPE)树脂颗粒,以熔融纺丝法制备出了拉伸强度为1.6GPa的UHMWPE纤维。利用热分析(DSC)、广角X射线衍射(WAXD)、小角X射线散射(SAXS)、拉伸试验研究了UHMWPE纤维在拉伸过程中结构和力学性能的变化。研究显示,随着拉伸倍数的增加,UHMWPE纤维的结晶度增加,晶粒尺寸下降,纤维的缺陷度逐渐下降,取向度逐渐增大,拉伸强度逐渐增加;其结构和力学性能变化规律与凝胶法相似;有效拉伸倍率低可能是导致熔纺UHMWPE纤维的拉伸性能不如凝胶纺丝纤维的主要原因。     

UHMW-PAN中空纤维膜的研制及应用(4)--UHMW-PAN中空纤维膜的制备工艺

以超高相对分子质量聚丙烯腈(UHMW-PAN)为原料制备中空纤维膜,研究了纺丝方法和工艺条件对中空纤维膜力学性能的影响.实验表明,凝胶纺丝制备的中空纤维膜的韧性最好,其合适的工艺参数为:聚合物黏均相对分子质量Mv为1.29×106,纺丝溶液浓度C为3%,气隙长度L为3 cm,拉伸倍数R为14.     

熔体纺丝和凝胶纺丝UHMWPE纤维结构对比

目前,通过熔体纺丝法制备出的超高分子量聚乙烯(UHMWPE)纤维的拉伸强度不如凝胶纺丝纤维。文中利用热分析仪、广角X射线衍射仪、小角X射线散射仪研究了熔体纺丝和凝胶纺丝UHMWPE纤维的微观结构,通过对比发现,熔纺UHMWPE纤维拉伸强度不如凝胶纺丝纤维的原因在于熔体纺丝UHMWPE纤维的伸直链结晶含量低于凝纺纤维,大分子链没有获得充分的伸直,单斜晶的取向度较低,纤维的整体结构不如凝胶纺丝纤维致密。而造成这一结果的根本原因在于熔纺UHMWPE纤维的有效拉伸倍率不高。     

Al2O3-SiO2-B2O3连续纤维的制备及力学性能

本实验采用溶胶-凝胶法结合干法纺丝制备了氧化铝基凝胶连续纤维,煅烧后得到含12.92％B2O3、24.56％SiO2和62.50％(均为质量分数)Al2O3的氧化铝基陶瓷连续纤维.通过TG-DSC、SEM、TEM、XRD和强度拉伸仪等分析手段研究了前驱体溶胶的微观结构、纤维晶相组成以及纤维表面和内部结构.结果表明,通过溶胶-凝胶法制备的前驱体溶胶可纺性优良,性质稳定.采用干法纺丝得到的氧化铝基凝胶连续纤维长度可达上千米,将凝胶纤维进行陶瓷化后形成的含硼氧化铝基陶瓷连续纤维直径均匀,为14～15 μm,经1 000℃煅烧后纤维主晶相为莫来石相,拉伸强度最高可达1.35 GPa.本实验所制备的氧化铝基陶瓷连续纤维具有优良的力学性能,在热防护领域具有广阔的应用前景.     

离子液体中再生纤维素纤维的制备及表征

以离子液体为溶剂,采用干喷-湿纺法制备再生纤维素纤维,通过正交设计和系统试验考察了气隙长度、喷头拉伸比、凝固浴浓度和凝固浴温度等工艺参数对再生纤维素纤维力学性能的影响,探究了该体系的最佳纺丝工艺条件,并对此条件下的产物进行表征分析。结果表明,对于该体系,纺丝工艺参数中凝固浴浓度和拉伸比对纤维的拉伸强度、初始模量的影响较大,凝固浴温度对纤维断裂伸长影响较大。此外,最佳工艺条件下制备的再生纤维素纤维具有较高的结晶度,较好的热稳定性及光洁的表面形态。     

硬弹性聚丙烯中空纤维的形成

通过应力场下聚丙烯熔体结晶制备出硬弹性聚丙烯中空纤维 .利用对样品弹性回复率及力学性能测试等手段 ,研究了硬弹性聚丙烯中空纤维的形成 .结果表明 :纺丝温度下降、熔体拉伸比增加及热处理等均有利于硬弹性聚丙烯中空纤维的形成 ,聚丙烯原料的分子量、纺丝冷却条件等对硬弹性的形成也有影响 .所制备的硬弹性中空纤维具有典型的应力 -应变行为 .     

纤维气凝胶的分类、制备工艺及应用现状

气凝胶具有高孔隙率、低密度、高比表面积和低热导率等优异性能,广泛应用于隔热、隔音和吸附等领域,已经成为21世纪以来新型纳米多孔材料的研究热点.但是由于气凝胶的网络结构导致其缺点也十分突出,首先,气凝胶的力学性能较差、脆性大,使其加工、处理变得困难,且易产生粉尘污染;其次,由于原料和制备工艺等限制,气凝胶的价格昂贵;另外往往只能静态成型难以连续生产,形态多是与模具或反应相对应的块状或粉末状,不能满足更多的应用.因此提高气凝胶的力学性能、寻找更简单廉价的合成方式和拓宽气凝胶形态等成为亟待解决的问题.设计制备纤维态气凝胶和纤维复合气凝胶是解决上述不足的方法之一.可通过湿法纺丝、管中浇铸、纤维状基材自组装、静电纺丝、纤维热解碳化、原纤化堆积等成型方法和超临界、冷冻、常压等干燥工艺,制备无机纤维气凝胶、有机纤维气凝胶、有机/无机杂化纤维气凝胶和纤维复合气凝胶材料,实现气凝胶的骨架结构的增强、纤维态气凝胶的成型和连续生产,可避免附聚并方便回收处理,还可设计调控特殊的中空结构和分级孔结构,或利用嵌入纤维的独特物理、化学特性,在保持气凝胶原有优秀性能的基础上,赋予其新的性能.本文对近五年纤维气凝胶及纤维复合气凝胶材料的研究现状进行了概览,介绍了纤维气凝胶的类型、制备方法及原理,说明了纤维气凝胶在吸附、隔热、传感、能量存储、催化和微波屏蔽等传统及新兴领域的应用,并提出了未来可尝试的研究方向,对纤维气凝胶的改进提出一些建议.     

明胶-PVA复合纤维的研制及性能表征

明胶与聚乙烯醇(PVA)溶液共混得到不同配比的纺丝原液,通过测定其流变性与共混膜的力学性能,得到优化明胶-PVA共混纺丝原液固含量比为1.5∶8.5.以饱和硫酸钠溶液为凝固浴,采用湿法纺丝制得复合纤维.采用正交设计法优化复合纤维热拉伸条件为,温度200 ℃、拉伸率60%、处理时间4 min;最后对纤维进行了扫描电镜(SEM)分析及吸湿性与蛋白质含量的表征.     

氯化铵改性Lyocell纤维的研究--(Ⅱ)氯化铵对Lyocell纤维结构与性能的影响

在纤维素/NMMO·H2O溶解纺丝体系中,氯化铵改性得到的Lyocell纤维的结晶结构为纤维素Ⅱ和Ⅲ的混合结晶结构;在相同的纺丝条件下,少量氯化铵存在可以明显改善Lyocell纤维的力学性能,对于平均聚合度为818的棉浆纺丝液(纤维素质量分数为9%),加入0.5%的氯化铵(以纺丝液质量为基准)时,得到的Lyocell纤维拉伸强度比未加氯化铵时提高约30%.通过研究氯化铵对最终Lyocell纤维结构与性能的影响,提出了氯化铵改善Lyocell纤维力学性能的机理模型.     

聚醋酸乙烯酯/二氧化钛杂化纳米纤维毡的形貌及力学性能

采用溶胶-凝胶法结合静电纺丝技术制备了聚醋酸乙烯酯(PVAc)/氧化钛(TiO2)杂化纳米纤维.通过使用扫描电子显微镜(SEM)和单纤维拉伸仪对不同条件下制备的杂化纳米纤维表面形貌和力学性能进行了表征和测试,探讨了有机无机杂化纳米纤维力学性能的影响因素.研究发现,随着TiO2溶胶含量的增加,纳米纤维表面珠状物减少,纳米纤维膜的断裂强度增大而断裂伸长率减小;随着滚筒转速的加快,纳米纤维毡的纤维取向有所改善,纳米纤维毡的断裂强度和断裂伸长率都有所增大;随着环境湿度的增加,纳米纤维毡的纤维之间粘结点增多,纳米纤维的断裂伸长率增大,断裂强度先增大后减小.     

超高分子量聚丙烯腈在碳纤维原丝上的应用及拉伸行为研究进展

超高分子量聚丙烯腈(UHMWPAN)由于结晶度高、分子链结构规整、端基少,成纤后的缺陷也少,因此在制备高强度聚丙烯腈原丝以及高强度碳纤维方面有着重要的应用。文中介绍了用高相对分子质量(340万占3%,34万占97%的)的聚丙烯腈树脂进行溶液纺丝并制备碳纤维原丝以及碳纤维的工艺,并重点介绍了超高分子量聚丙烯腈凝胶膜的拉伸性能、超高分子量聚丙烯腈溶液的流变性能等。流变学研究表明,随着PAN相对分子质量的增大,纺丝液的黏度也会剧增,造成溶液的纺丝过程变得愈加困难。提高UHMWPAN纺丝液的温度,能有效减低溶液纺丝时的阻力。因此,开发UHMWPAN高温纺丝技术可能是未来高强度碳纤维原丝的发展方向。     

DSC Study on the Polyacrylonitrile Precursors for Carbon Fibers

Different polyacrylonitrile (PAN) precursor fibers that displayed various thermal properties were studied by using differential scanning calorimetry (DSC). Results showed that some commercial PAN precursor fibers displayed double separated peaks and these fibers were of high quality because of their process stability during their conversion to carbon fibers of high performance. Some fabrication processes, such as spinning, drawing, could not apparently change the DSC features of a PAN precursor fiber. It was concluded that the thermal properties of a PAN precursor fiber was mainly determined from its comonomer content type and compositions.     

高性能碳纤维原丝聚合机理和纺丝工艺的研究

通过实践深入探讨了聚丙烯腈原丝生产的聚合机理，并借助于SEM对所纺的碳纤维原丝进行了探讨，实验证明，生产原丝中的聚合机理遵循4个阶段，而且聚合温度没有超过聚丙烯腈的分解温度。纺丝要控制预牵伸倍数在7左右，为蒸汽牵伸提高原丝的取向度和结晶度以及最终碳纤维的高性能作好准备。     

SEM研究微孔聚丙烯中空纤维膜的形成

利用扫描电子显微镜研究硬弹性聚丙烯拉伸过程中形态的变化和微孔的形成,同时,重点讨论了聚丙烯熔体的温度、所受拉伸比等对聚丙烯中空纤维膜微孔结构的影响。结果表明,聚丙烯熔体的温度较低、所受拉伸比较大,所形成的微孔膜孔径分布均匀、孔隙率较高。     

Thermal and mechanical properties of polypropylene/titanium dioxide nanocomposite fibers

Titanium dioxide nanoparticles were prepared by wet synthesis method and characterized by transmission electron microscopy and X-ray diffraction studies. The nanotitanium dioxide then used to prepare polypropylene/titanium dioxide composites by melt mixing method. It was then made into fibers by melt spinning and subsequent drawing. Mechanical properties of the fibers were studied using Favimat tensile testing machine with a load cell of 1200 cN capacity. Thermal behavior of the fibers was studied using differential scanning calorimetry and thermogravimetric analysis. Scanning electron microscope studies were used to investigate the titanium dioxide surface morphology and crosssection of the fiber. Mechanical properties of the polypropylene fiber was improved by the addition of titanium dioxide nanoparticles. Incorporation of nanoparticles improves the thermal stability of polypropylene. Differential scanning calorimetric studies revealed an improvement in crystallinity was observed by the addition of titanium dioxide nanoparticles.     

异型(三叶型)截面碳化硅纤维制备工艺研究

以聚碳硅烷（PCS）为原料,经不熔化和烧成制得三叶型碳化硅纤维,研究了纺丝温度,压力,收丝速度对纤维异形度和当量直径的影响,研究表明,较低的纺丝温度,适当高的纺丝压力和较低的转速有利于提高纤维的异形度,抗拉强度平均提高约30％。     

PAN初生纤维拉伸性能试验研究

为了提高聚丙烯腈(PAN)初生纤维的可拉伸性能,将溶液纺丝得到的初生纤维进行不同时间的恒温干燥处理,研究其拉伸性能随干燥时间的变化规律。结果表明,干燥处理可以大幅度提升PAN初生纤维的力学性能,其拉伸强力可达10.3cN,断裂伸长可达263.5%;随着干燥时间的延长,纤维的可拉伸性能增强,经过10h干燥后的初生纤维具有最佳可牵伸性能;而拉伸速率的提高可以有效促进未干燥初生纤维的拉伸变形,而对干燥处理后纤维的拉伸性能的影响不大。用SEM观察纤维断裂形貌发现,PAN纤维的致密性随牵伸比的增加而提高。     

PP／PS共混体系相容性及共混纤维性能研究

研究了以聚丙烯（PP）为基质,聚苯乙烯（PS）为改性组分的PP／PS共混体系,其为热力学不相容体系,但通过选择合适的原料,共混体系可以获得较好的工艺相容性,纺丝和牵伸实验表明,共混改性树脂的可纺性良好,改性纤维的物理力学性能,挺刮性有明显提高。     

PAN湿法纺丝工艺与纤维性能相关性研究

用X射线衍射法研究了湿法纺丝过程中PAN纤维结晶结构的演变,通过测试纤维在成形过程中的沸水收缩率和强纤度的变化,并结合纤维的纺丝工艺,探究了纺丝工艺与纤维性能的相关性.结果发现,牵伸和脱除溶剂均可提高纤维的强度,牵伸可提高纤维的取向度和结晶度,干燥致密化可使纤维的取向结构和结晶结构稳定.     

异型截面碳化硅纤维的制备及其雷达吸波特性

以聚碳硅烷为原料,通过熔融纺丝、不熔化处理、烧成,制备出了具有异型截面的碳化硅纤维。研究了纺丝温度、压力、牵伸速度对纤维异形度和当量直径的影响,确立了异型截面碳化硅纤维的制备工艺。这种纤维与环氧树脂复合制备的结构吸波材料具有良好的雷达吸波性能。