圆锥壳体三维织物的织造及其性能

总结两种圆锥壳体三维织物的织造过程及其性能。以6K碳纤维和玻璃纤维织造圆锥壳体三维织物,介绍了织物组织结构、纱线准备、引纬方式等,对两种织物的织造过程进行了详细说明;对两种织物厚度、经密和拉伸性能进行了测试。结果表明:碳纤维织物厚度在4mm左右,经密在2根/cm至3根/cm;玻璃纤维织物厚度在3 mm左右,经密在3.8根/cm至4.2根/cm;玻璃纤维织物平均断裂强力2 898.3 N,断裂伸长37.5mm。认为:两种织物无论是结构还是性能均较优异,应用领域广阔。     

纺织复合材料在风力发电机叶片制造中的应用

综述纺织复合材料在风力发电机叶片制造中的应用及发展前景。通过分析玻璃纤维、碳纤维、碳玻混杂复合材料的性能和在制造风力发电机叶片时的优缺点,结合叶片复合材料中用于增强纺织纤维基布的结构设计特点,认为纬编轴向织物的结构具有更好的可成形性,S级玻璃纤维、碳纤维、纳米碳纤维、可回收的热塑性树脂复合材料将成为风力发电机叶片复合材料的首选材料。     

玻纤细度对玻纤/PVC复合材料隔声性能的影响

为进一步研究玻璃纤维/PVC复合材料的隔声性能,使其性能更加优越,以不同细度的玻璃纤维制成的织物和高阻尼的聚氯乙烯为原料,制备玻璃纤维织物/聚氯乙烯隔声复合材料,并采用双声道分析仪、SEM等对样品的隔声性能、形态结构进行分析测试。结果表明:玻璃纤维的细度对织物及复合材料的隔声性能都有较大的影响;在面密度、厚度等条件基本相同的情况下,玻璃纤维的直径越小,制成的织物及聚氯乙烯复合材料的隔声性能越好。     

孔隙率对玻纤织物电磁波透射性能的影响

玻璃纤维增强树脂基复合材料被广泛应用在高电磁波透射性能材料中。为研究玻璃纤维织物在不同孔隙率条件下对电磁波透射性能的影响,利用小窗屏蔽效能测试方法分别测试开纤和未开纤的1080和2116玻璃纤维织物在9～11 GHz频率的电磁屏蔽效能值,并计算相应的电磁波透射率。结果表明:同规格玻璃纤维织物开纤后织物孔隙率减小,其电磁波透射性能也随之变弱。织物总紧度在85%～97%范围的4种玻璃纤维织物的电磁屏蔽值均小于0.8 dB,且频率在10 GHz左右时电磁屏蔽效能最低。计算得出,4种玻璃纤维织物在频率为10 GHz左右时的电磁波透射率最高超过99%,具有优异的电磁波透射性能。     

聚芳酯织物的光老化性能

通过氙弧灯光照老化实验处理Vectran织物,研究了Vectran织物光老化前后的拉伸性能和结构变化,探讨了Vectran纤维的光老化机理。结果表明：氙弧灯光的加速老化使Vectran织物的拉伸强力明显下降。红外图谱显示：1725cm-1附近处的C=O和1110cm-1附近处的C―O吸收峰有明显下降,分子链发生断裂;ESEM显示：纤维内部有低分子物质析出,导致试样表面微观结构严重粗化;DSC显示：光老化使纤维内部的结晶结构遭到严重破坏。     

E玻璃纤维/聚四氟乙烯/环氧树脂基透波复合材料制备研究

以E玻璃纤维平纹织物作为增强材料、聚四氟乙烯(PTFE)作为基体,通过溶液浸渍法工艺制备预浸料。然后,预浸料经烘干、冷压、烧结得到单层E玻璃纤维/聚四氟乙烯复合材料。在此基础上,通过模压法和环氧树脂黏结形成E玻璃纤维/聚四氟乙烯/环氧树脂基透波复合材料。最后,对透波复合材料进行SEM观察及介电性能和屏蔽效能测试。结果表明,透波复合材料界面结合良好,其介电常数为3.5504,介电损耗角正切为0.004 40,屏蔽效能平均值为0.084 d B,传输系数为0.990,能满足高性能透波复合材料的要求。     

机织物增强水泥基复合材料的力学性能研究

通过对碳纤维织物、玻璃纤维织物和尼龙纤维织物增强水泥基复合材料的三点弯抗折强度试验 ,分析 3种典型纤维的机织物增强水泥基复合材料的全载荷 挠度曲线、弹性模量、抗折性能和断裂能。     

不同层数和穿筘方式的正交织物复合材料隔声性能研究

以玻璃纤维为原料,在SGA598半自动小样机上织造正交织物,使用真空辅助成型法制作正交织物复合材料,探讨不同层数、不同穿筘方式的正交织物复合材料的隔声性能,结果发现:层数越多的正交织物复合材料,纤维体积分数增大,其隔声性能越好;层数相同时,4/2穿筘方式的正交织物复合材料的隔声性能要优于2/2穿筘方式的正交织物复合材料。     

不锈钢/碳纤维混纺织物的电磁屏蔽和吸波性能研究

制备了 11种含不锈钢纤维及碳纤维的织物,分别用屏蔽室法和拱形法测量织物在4～14 GHz频段范围内的电磁屏蔽效能和反射率,探究不锈钢纤维质量分数、碳纤维质量分数、不锈钢纤维类型、织物经纬纱密度及织物凹凸结构等因素对织物电磁屏蔽效能和吸波性能的影响.研究表明,在碳纤维质量分数为10％范围内,碳纤维质量分数的增加对织物吸波性能影响不大;不锈钢长丝的吸波性能优于短纤维;不锈钢纤维质量分数的增加可提高织物的电磁屏蔽效能,但远不及织物凹凸结构对电磁屏蔽效能的影响.11种织物中,高收缩丝方格尺寸大于30 mm×30 mm、收缩率为50％的织物经沸水处理后呈明显的凹凸结构,其吸波性能显著提升.     

机织物有效结构模型的电磁屏蔽效能影响因素

基于对含金属纱线机织物的结构分析,提出该类织物的有效电磁屏蔽结构由金属纤维纱线构成;采用裸铜丝制备模拟织物中金属纱线排列的有效结构模型样品,改变其排列方式、排列间距、交叉处及四周连通情况等的模型样品,用屏蔽室法获得1~18 GHz范围内的屏蔽效能。结果表明:金属纱线排列间距是影响屏蔽效能的关键因素;金属纱线单向排列和双向排列样品的屏蔽效能一样,但是单向排列样品具有显著方向性;双向网格排列样品的网格尺寸影响其屏蔽效能。实验条件下金属纤维纱线交叉点处的连通情况对屏蔽效能影响不大,但尚需要进一步研究。     

丝瓜络衍生碳纤维基复合材料的电磁波吸收性能

为解决当前多孔磁性碳基吸波材料制备工艺繁杂、能耗高、环境不友好等问题,提出基于多孔生物质源衍生的绿色环保策略。以高孔隙丝瓜络为前驱体,Co²⁺为金属源,二甲基咪唑为配体,经配位自组装获得丝瓜络/金属有机骨架结构复合材料,并经高温煅烧得到碳纤维基钴/碳(LS-Co/C)复合材料。结果表明：在800℃煅烧后,LS-Co/C展现了优异的吸波性能,厚度为1.5 mm时有效吸收带宽为5.2 GHz (12.8～18.0 GHz),其良好的吸波特性得益于错综复杂的三维多孔网络结构为电磁波提供了适宜的损耗空间,在电磁场作用下产生感应电流,并在碳纤维导电网络中快速衰减,同时钴/碳复合材料与碳纤维形成的多重界面极化助力电磁波进一步衰减。该研究将为新型多孔磁性碳基吸波材料的设计开发提供策略。     

海岛纤维用增塑改性聚乙烯醇的制备及其性能

为解决海岛纤维碱减量带来的环境污染问题,以双季戊四醇、硬脂酸钙和抗氧剂B225为复配增塑剂,对聚乙烯醇(PVA)进行增塑改性,通过熔融加工制备了高热分解温度的改性PVA。通过研究三者的添加量及熔融加工温度对PVA性能的影响,优化PVA的增塑改性工艺。对PVA与复配增塑剂之间的氢键作用、改性PVA的断面形貌、结晶结构进行了表征和分析。结果表明：当双季戊四醇、硬脂酸钙和抗氧剂B225的质量占比分别为15、3和1,熔融加工温度为200℃时,复配增塑剂与PVA之间的氢键作用较强,PVA结晶度降低,熔点降低到178.2℃,热分解温度提高到301.3℃,提供了123.1℃的加工窗口;改性PVA水溶性良好,在25℃下也能完全溶解。研究结果为实现以PVA为海组分的绿色环保海岛纤维的制备提供参考和技术支持。     

Fe/C多孔碳材料制备及其涂层棉织物的吸波性能

为提高涂层棉织物的吸波性能,采用溶液混合法制备磁性金属有机框架(Fe-MOF),通过高温热解制备Fe/C多孔碳材料,以聚丙烯酸酯为黏合剂,将Fe/C多孔碳材料复合在棉织物上制备柔性纺织复合材料。借助X射线衍射仪、场发射扫描电子显微镜、振动样品磁力计与热重分析仪分别对Fe/C多孔碳材料的结构、微观形貌、磁性能进行表征与测试,使用矢量网络分析仪对Fe/C多孔碳材料和涂层棉织物的吸波性能进行分析。结果表明：在频率为4.6 GHz时,Fe/C多孔碳材料的反射损耗值最小为-60.4 dB,小于-10 dB的有效带宽为1.4 GHz,最佳厚度为4.3 mm;涂层棉织物的反射损耗值最小为-53.94 dB,小于-10 dB的有效频宽为X波段(频率为8.2～12.4 GHz),最佳涂层厚度为4.5 mm; Fe/C多孔碳材料涂层棉织物厚度达到3.5 mm以上时,其吸波性能优良。     

纤维素/碳纳米管复合纤维的制备及其功能化应用

针对导电材料填充纤维素复合纤维的强度与导电性能难以兼顾的问题,利用羧基改性碳纳米管能较好地分散在水中,以及低温(-10℃)条件下氢氧化钠/尿素溶液能较好地溶解纤维素这个特性,制备了纤维素/碳纳米管复合纺丝液,然后通过湿法纺丝制备了含有不同质量分数碳纳米管的复合纤维,对复合纤维的微观结构、力学性能以及电学性能进行表征。结果表明：由于纤维素与碳纳米管之间的强相互作用以及碳纳米管的取向,使复合纤维具有良好的力学性能和导电性能,当碳纳米管质量分数为20%时,复合纤维的断裂强度为165 MPa,电阻为3 kΩ;当电压升高到30 V时,复合纤维的温度在15 s内可上升到62.3℃,且吹气和浸入水中都能产生规律的电阻变化。     

基于二维碳化钛材料修饰的功能棉针织物制备及其性能

为拓展二维碳化钛材料在棉针织物中的应用,制备具有一定耐水洗性能的导电棉针织物,首先利用LiF/HCl混合溶液刻蚀前驱体钛碳化铝获得二维碳化钛导电材料(Ti₃C₂T_x),再对棉针织物进行阳离子化改性,使Ti₃C₂T_x通过静电作用附着到阳离子化的棉针织物表面,得到导电棉针织物材料。借助X射线衍射仪、X射线光电子能谱仪、扫描电子显微镜、透射电子显微镜等手段对棉针织物在阳离子化改性前后以及负载Ti₃C₂T_x前后进行形貌表征和元素分析。通过RTS-9型四探针测试导电棉针织物的表面电阻,对棉针织物阳离子化改性工艺及Ti₃C₂T_x在阳离子化棉针织物表面的负载条件进行了优化。得到棉针织物阳离子化改性的最佳工艺:阳离子改性剂用量为10%(o.w.f),氢氧化钠质量浓度为10 g/L,获得Ti₃C₂T<...     

聚苯硫醚/石墨烯纳米复合纤维的燃烧和炭化行为

为解决聚苯硫醚(PPS)纤维在燃烧过程中热释放和烟释放较高的问题，实现其在热防护服领域的应用，将石墨烯(G)添加至PPS基体中，通过共混造粒与熔融纺丝工艺制备PPS/G纳米复合纤维，对复合纤维的聚集态结构及力学性能进行测试，并研究其燃烧和炭化行为。结果表明：石墨烯可显著提高聚苯硫醚纳米复合纤维的燃烧残炭量及炭层结构的致密性，当石墨烯质量分数达0.3%时，PPS/G纳米复合纤维织物的热释放速率峰值从67 kW/m²降低至28 kW/m²;当石墨烯质量分数为0.7%时，总热释放和总产烟量均下降最多，分别降低62%和66%,燃烧性能得到显著改善；且所得复合纤维能够保持更高的断裂强度和断裂伸长率，有望应用于阻燃防护织物领域。     

高光洁处理对聚酰亚胺短纤纱及其织物性能的影响

针对聚酰亚胺(PI)短纤维纺纱静电大、成纱毛羽多、后加工摩擦剧烈导致纱线品质大幅恶化的问题,创新提出了在后加工终端对多毛羽PI单纱进行高光洁处理的方法。通过研制纱线高光洁处理装置和理论模拟,分析了该装置引纱区与涡流包缠关键区的作用机制,应用装置的湿热涡流处理多毛羽PI单纱,并将处理前后的PI单纱实施倍捻和织造,获得PI股线及其织物。结果表明：与处理前相比,高光洁处理后的PI单纱有害毛羽去除率为97.69%、耐磨性提高48.84%,PI股线有害毛羽去除率为64.67%、耐磨性提高40.89%;处理后纱线所织造织物的柔软性、透气性、抗起毛起球性、抗静电性均得到改善。     

原液着色聚酯纤维原位聚合用自分散纳米炭黑的制备及其性能

针对原液着色聚酯纤维原位聚合用乙二醇基色浆储存稳定性差、运输成本高的问题,采用控制变量法研究炭黑、分散剂、分散工艺对自分散纳米炭黑的影响,利用响应面优化试验,探讨制备过程中分散剂质量分数、研磨时间、研磨转速对自分散纳米炭黑粒径的影响,得出最优研磨分散条件。借助透射电子显微镜、热重分析仪、接触角测量仪等探究了自分散纳米炭黑的表观形貌、耐热性能和亲水性能等。结果表明：选用SUA-305作为分散剂,AP-104H作为炭黑,在分散剂质量分数为30%,研磨时间为2 h,研磨转速为3 500 r/min时,自分散纳米炭黑粒径最小,为85 nm,多分散性指数(PDI)为0.163,储存稳定性优良,预估储存周期为26.8个月;自分散纳米炭黑与乙二醇的接触角为7°,并展现出良好的自分散性能;自分散纳米炭黑的耐热性良好,满足在聚酯聚合阶段280℃不分解的要求。     

基于类骨骼肌结构的纱线基驱动器性能及应用

针对纤维基驱动器结构稳定性较低、制备工艺复杂、难以实现产业化应用等问题,采用亲水性粘胶长丝与低熔点涤纶长丝,通过并线、倍捻、热定形的方法制备纱线基驱动器,利用在外界湿刺激条件下2种材料的非对称响应实现驱动功能。对该纱线基驱动器结构进行测试与表征,分析湿刺激下粘胶长丝与涤纶长丝协同响应驱动性能和循环回复效应的影响因素。结果表明：该纱线基驱动器表面为粘胶与涤纶长丝束呈多层级交替排布的类骨骼肌结构;在一定范围内,驱动器的驱动性能随着纱线捻度、线密度与粘胶长丝含量的增加而增大,单次循环内驱动器最大收缩应变可达83.15%,连续30次循环内最大收缩应变回复率可达90%以上,展现出优异的结构稳定性以及强大灵敏的响应驱动性和循环回复效应,在柔性机械臂、智能纺织品等开发领域具有广阔的应用前景。     

光子晶体结构生色碳纤维/涤纶混纺纱线的制备及其性能

针对碳纤维难着色的问题,提出利用结构生色实现碳纤维/涤纶混纺纱线的着色。以聚(苯乙烯-甲基丙烯酸)胶体微球为结构基元,利用浸渍提拉法在碳纤维/涤纶混纺纱线上构筑光子晶体生色结构。分析组装液质量分数和自组装温度对结构色的影响,探究胶体微球在纱线表面组装成光子晶体的过程,利用聚二甲基硅氧烷(PDMS)封装技术提升结构生色纱线的色彩耐久性。结果表明：当组装液质量分数为70%、自组装温度为40℃时,可以在纱线表面构筑得到结构色明亮的光子晶体;胶体微球在纱线表面的组装过程归纳为预备阶段、堆砌聚集和完备阶段;经PDMS封装后的结构生色纱线经历水洗摩擦后依旧保持原有的色彩鲜艳度。该研究可为实现彩色碳纤维制品的现代化生产和应用提供新的策略。