含磷聚酰亚胺纤维及其热性能

通过双(3-氨基苯基)甲基氧化磷与4,4’-(4,4’-异亚丙基二苯氧基)双(邻苯二甲酸酐)的缩聚反应合成含磷聚酰亚胺,使用FTIR和NMR对含磷聚酰亚胺进行了化学表征,同时,研究了不同参数对含磷聚酰亚胺流变性能和热性能的影响。通过静电纺丝高黏度含磷聚酰亚胺溶液来制备亚微米或纳米级纤维,随着含磷聚酰亚胺溶液浓度从10%增加到24%,静电纺丝纤维的直径从58n m增加到347nm;并使用Friedman和Ozawa-Flynn-Wall方法对含磷聚酰亚胺热降解的等转化率动力学进行分析,同时利用热重分析仪-傅里叶变换红外光谱(TGA-FTIR)和裂解气相色谱质谱(Py-GC-MS)对提出的含磷聚酰亚胺的热降解机理进行验证。结果表明,含磷聚酰亚胺主链的降解过程较为复杂,主要是醚基,烷基,酰亚胺基,芳香基等较弱化学键最早开始断裂。使用扫描电子显微镜(SEM)分析来自TGA实验的含磷聚酰亚胺纤维的残炭,发现残炭呈现出致密的结构且表面具有均匀分散的磷原子。     

水环境对聚酰亚胺纤维分散及纸基材料性能的影响

通过改变水环境的电导率、pH值、温度及纤维浓度并以正交试验加以优化,对聚酰亚胺短切纤维悬浮液的分散效果进行研究。采用纤维沉降度、吸光度、Zeta电位表征了不同水环境条件下聚酰亚胺纤维悬浮液的分散性能,确定了实验条件下最佳水环境的相关参数,优选出最适宜的纤维浓度,并对最佳水环境条件下分散后的纤维所成型的聚酰亚胺纤维纸基材料性能进行了探讨。结果表明,在实验条件下,当水体的pH值为6.0,水温为40℃,纤维浓度为4‰且水溶液电导率较低时,聚酰亚胺短切纤维的分散性能更好,成纸孔径分布更加均匀,在此分散工艺下成形的纸基材料的拉伸强度指数为35.9 N/mg,撕裂指数为40.1 mN·m 2/g。     

纳米结晶纤维素表面修饰聚酰亚胺纤维及其润湿功能性

聚酰亚胺纤维在应用方面存在许多潜在问题，例如聚酰亚胺纤维的低表面活性，使得其界面的润湿性能差，且在水相中易团聚，分散性较差。为此，本文提出在复合路易斯酸及交联剂共同催化作用下，使纳米结晶纤维素（CNC）修饰碱处理后的聚酰亚胺（PI）短切纤维表面，测定了CNC修饰前后PI纤维在水溶液中的分散度及PI纤维成纸的接触角，结果表明PI纤维的浸润功能性得到提高。采用扫描电子显微镜（SEM）观察了纤维的微观形貌，利用傅里叶变换红外光谱（FTIR）和X射线光电子能谱（XPS）表征了纤维表面结构的变化，最后通过多孔材料孔径分析仪测定了纤维成纸的孔径分布变化。结果表明：经CNC处理后的纤维表面发生了酯化反应且存在交联现象，纤维表面氧元素物质分数增加，含氧极性基团和表面粗糙度的增加有助于改善润湿性能，与PI纤维原纸相比，经CNC表面修饰后的纤维所成的纸页与去离子水的接触角降低了14.9°，与乙醇的接触角降低了4.8°，纤维分散度增加了45％，纤维亲水性显著提高，经过表面处理后的纤维在水相体系中的分散性能得到改善。因此，本法可以作为制备高性能纤维和相应复合材料的有效方法。     

辣根过氧化物酶催化表面修饰聚酰亚胺纤维及其润湿功能性

为了进一步提高聚酰亚胺(PI)纤维的润湿性及其在水介质中的分散性,本研究首先探究了在辣根过氧化物酶(HRP)催化作用下在PI纤维表面生长磷酸单酯长链(PMOEs)结构,比较了表面修饰前后纤维在水介质中的分散稳定性及纤维对极性溶剂的接触角。采用扫描电子显微镜(SEM)、原子力显微镜(AFM)和X射线光电子能谱仪(XPS)对纤维表面的物理和化学结构变化进行了分析,通过热重分析仪(TG)和X射线衍射仪(XRD)对纤维的热学性能和结晶性能进行了表征,并对纤维成纸孔径分布变化进行了分析。结果表明,在HRP催化作用下通过自由基反应在PI纤维表面成功生长出了PMOEs网状结构并得到PI-PMOEs纤维,与PI纤维相比,当PMOE加入量为25. 6 g时,PI-PMOEs-3纤维与去离子水的接触角降低了13. 6°,与乙醇的接触角降低了9. 9°,纤维分散度增加了40个百分点,纤维的亲水性能得到显著改善。     

改性纳米W-VO2纸基控温材料的制备及性能

现阶段以磁控溅射法制备的掺杂钨二氧化钒控温薄膜,其热滞回线陡峭、机械加工性能以及强度性能较差,为解决上述问题,采用湿法非织造法制备了红外光学性能优异、相变温度较低的纳米掺杂钨二氧化钒(W-VO_2)纸基控温材料.使用差示扫描量热法(DSC)、扫描电子显微镜(SEM)、傅里叶变换红外光谱仪(FT-IR)等分析方法,对纳米W-VO_2纸基控温材料的微观结构及红外相变特性等方面进行了分析,并对纳米W-VO_2纸基控温材料的红外透射率及相变特性进行表征.结果表明:表面改性处理后可促进纳米W-VO_2晶粒均匀分散,采用湿法非织造法制备的纳米W-VO_2纸基控温材料,能够将相变温度控制在45℃附近,使红外透射率前后对比值达到37.5%,实现了对红外波段透射率差值的优化;当纳米W-VO_2控温材料加填量达到15 mL时,抗张指数、撕裂指数、耐破指数和耐折次数分别为7.62 kN/m、23.97 mN·m~2/g、5.37 kPa·m~2/g和92次(分度值14.7 N),为深入研究智能控温包装材料提供了参考依据.     

高湿强型纸基功能性地膜的制备及性能

以废旧短棉纤维为主要原料,并在抄造过程中添加一系列助剂制备出新型的高湿强型纸基功能性地膜。研究了废棉纤维打浆度、原纸定量及助剂加入量对地膜相关性能的影响。结果表明:制备该新型纸基地膜的最佳工艺条件为:棉纤维打浆度60°SR,原纸定量为30g/m 2,阳离子淀粉用量1.3%,增强剂阳离子聚丙烯酰胺用量0.7%,湿强剂P A E用量0.4%,经湿法抄造得到的纤维原纸在液体石蜡中浸渍以改善其透明度,该条件下制得的高湿强型纸基功能性地膜性能优良,撕裂指数为12.5m N.m2/g,干抗张指数为23.7N.m2/g,湿强度指数为7.9N.m2/g,湿强度保留率达到了33.4%,透明度为65.2%,透气量为1.8mm/s。     

掺杂钨纳米二氧化钒控温微胶囊的合成与表征

通过界面聚合法制备以阴离子石蜡为芯材,掺杂钨纳米二氧化钒(W-VO_2)与羧甲基纤维素改性聚甲基丙烯酸甲酯(CMC-PMMA)为壳材的双层智能控温微胶囊(PCM/W-VO_2),并研究了其形貌、结构、成分及相关性能。结果表明,PCM/W-VO_2微胶囊形态完整,表面附着一定量的W-VO_2颗粒,平均粒径为12μm,石蜡含量约为50. 06%,相变温度为41. 2℃,熔融焓为48. 96 J/g。与传统微胶囊(PCM)相比较,PCM/W-VO_2微胶囊随着温度的升高,质量损失减小,失重曲线明显向后推移,具有良好的热稳定性;同时,微胶囊的释放速度慢,密封性能良好,可以长期保存;温升曲线表明,PCM/W-VO_2微胶囊也具有很好的导热性能。