棉秆皮纤维素/氧化石墨烯纤维的制备及其力学性能和吸附性能

为提高纤维素基纤维的强力及其对阳离子染料亚甲基蓝的吸附能力,利用超声分散和湿法纺丝法,制备了含有不同质量分数氧化石墨烯(GO)的棉秆皮纤维素/GO纤维。借助透射电子显微镜、扫描电子显微镜、傅里叶红外光谱仪分析了棉秆皮纤维素/GO纤维的形态和结构,探讨了GO质量分数对纤维断裂强力和吸附量的影响,并对吸附实验数据进行拟合分析。结果表明:随着GO质量分数的增加,纤维的断裂强力先增大后减小;GO质量分数为0.4%时,纤维断裂强力最优为31.12 cN,与未添加GO的纤维相比断裂强力提高了84%;纤维对亚甲基蓝的吸附量随着GO质量分数的增加而增加,吸附过程符合准二级吸附动力学模型和Langmuir等温吸附模型,属于单分子层的吸附,吸附过程为自发的放热反应。     

柔性阻燃聚酰胺湿法涂层织物的制备及其性能

为解决不溶性颗粒型阻燃剂造成聚酰胺湿法涂层织物手感偏硬,阻燃效果较差等问题,将可溶性9,10-二氢-9-氧杂-10-磷杂菲-10-氧化物(DOPO)引入聚酰胺6/甲醇-氯化钙浆料体系中,通过涂覆、水交换成膜、烘干等湿法涂层工艺,最终在织物表面构建DOPO均匀分散、光滑平整的多孔轻薄聚酰胺涂层。研究了DOPO和颗粒型阻燃剂对聚酰胺6/甲醇-氯化钙浆料体系流体性质的影响,对比测试了所制涂层织物的阻燃性能和硬挺度。结果表明:DOPO改变了溶液的流变性质,但不会明显提升体系的剪切黏度,有利于涂覆加工; DOPO阻燃聚酰胺6涂层织物的极限氧指数和硬挺度较颗粒型阻燃剂阻燃涂层织物有明显提升。     

改性棉秆皮微晶纤维素纤维的制备及其吸附性能

利用马来酸酐对自制棉秆皮微晶纤维素进行接枝改性,再利用二甲基亚砜(DMSO)和1-丁基-3-甲基咪唑氯盐([BMIm]Cl)将改性棉秆皮微晶纤维素溶解成纺丝液进行湿法纺丝。使用红外光谱(FT-IR)和扫描电镜(SEM)等仪器对纤维结构和性能进行表征。探讨了DMSO添加量(与改性棉秆皮微晶纤维素[BMIm]Cl溶解体系的质量比值)和凝固时间对纤维吸附性能和力学性能的影响,以及吸附时间、染液质量浓度、温度、pH对纤维吸附亚甲基蓝的影响,并运用吸附动力学模型和吸附等温线模型对吸附数据进行模拟。结果表明:在DMSO添加量为1.00、凝固时间为120 s条件下制备的改性棉秆皮微晶纤维素纤维对亚甲基蓝的吸附量为159.11 mg/g、断裂强力为30.37 cN,吸附方程符合Ho准二级动力学模型和Freundlich吸附等温线模型。     

棉秆皮微晶纤维素/β-环糊精气凝胶纤维的制备及吸附性能

棉秆皮微晶纤维素和β环糊精在尿素体系下低温溶解制备纺丝溶液,以湿法纺丝和冷冻干燥法制备棉秆皮微晶纤维素/β-环糊精气凝胶纤维,用以吸附染料废水中的亚甲基蓝。采用单因素方法分析确定了β-环糊精添加量,以及吸附条件对亚甲基蓝吸附量的影响。结果表明：棉秆皮微晶纤维素与β-环糊精质量比为5∶2,吸附温度20℃,吸附时间5 h, pH值=7时,制备的气凝胶纤维吸附效果好;染液质量浓度为50 mg/L时,棉秆皮微晶纤维素/β-环糊精气凝胶纤维对亚甲基蓝的吸附量最大,为56 mg/g;吸附过程符合准二级吸附动力学模型和Langmuir吸附等温线模型。扫描电镜结果说明添加β-环糊精的气凝胶纤维孔径比纯棉秆皮微晶纤维素气凝胶纤维孔径更大,形状更规则,对染料废水中亚甲基蓝的吸附效果更好。     

纳米微晶纤维素-NaClO氧化淀粉的制备及其对纸张性能的影响

本研究在质量分数为30%的淀粉乳液中加入纳米微晶纤维素(NCC)与Na ClO于50℃恒温条件下制得NCC-NaClO氧化淀粉,并探究了NCC添加量对淀粉氧化程度的影响,再利用傅里叶变换红外光谱仪(FT-IR)、扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)对氧化淀粉进行了表征,并探讨了氧化前后淀粉用作纸张表面施胶剂和浆内添加剂对纸张强度性能的影响。结果表明,添加NCC能有效提高淀粉的氧化效果,当NCC用量为0. 5%(以绝干淀粉质量计)时,NCC-NaClO氧化淀粉的羧基含量为1. 10%,NCC-NaClO氧化淀粉表面施胶量为2 g/m~2时,纸张表面接触角为82. 5°,可作为纸张表面施胶剂使用; NCC-NaClO氧化淀粉用量为0. 75%时,可明显改善纸张的强度性能。     

柚皮微晶纤维素的制备及其结构特性研究

采用盐酸水解法制备柚皮微晶纤维素,通过单因素试验,分别考察HCl浓度、酸解时间、酸解温度对柚皮微晶纤维素制备工艺的影响。在此基础上,通过正交试验优化制备工艺条件,并确定了柚皮微晶纤维素制备工艺的最佳条件:HCl体积分数为8%、酸解温度为60℃、酸解时间为80 min。利用红外光谱、X衍射、扫描电镜对柚皮微晶纤维素晶型结构、微观形态进行表征。柚皮微晶纤维素为纤维素I型结构,相对结晶度为71.26%,表面形态粗糙,呈长杆状。     

纳米微晶纤维素/石墨烯柔性导电薄膜的制备与表征

以微晶纤维素为原料,采用酸水解法制备纳米微晶纤维素(NCC)悬浮液,基于真空抽滤法获得NCC薄膜。然后,以NCC为分散剂,并改变其加入量,制备石墨烯/NCC复合涂料液。最后,基于旋涂法将不同配方的石墨烯/NCC涂料液施涂在NCC膜的表面,获得NCC/石墨烯柔性导电薄膜。实验结果表明:添加NCC可有效地提高石墨烯的水相分散性;相比于纯NCC薄膜,NCC/石墨烯复合薄膜的电导率和力学性能均有所增强,但复合薄膜的透光率和热稳定性有所下降;与NCC薄膜相比较,NCC/石墨烯导电薄膜的抗张强度和弹性模量分别增加了207.1%和128.3%,NCC/石墨烯导电薄膜的电导率最大值可达到2.25 s·cm^-1。     

氧化石墨烯协同二硫代焦磷酸酯阻燃粘胶纤维的制备及其性能

为提高粘胶/二硫代焦磷酸酯(VF/DDPS)纤维的阻燃及力学性能,以氧化石墨烯(GO)作为协同阻燃剂添加到VF/DDPS基体中,通过湿法纺丝工艺制得VF/DDPS/GO复合纤维。借助热重分析仪、极限氧指数仪、微型量热仪和单丝强力仪研究GO对VF/DDPS复合纤维热性能、阻燃性能和力学性能的影响。结果表明:与VF/DDPS纤维相比,当GO质量分数为2.0%时,VF/DDPS/GO复合纤维的残炭量从20.0%增加到29.7%,极限氧指数从27.8%升高到29.1%,热释放速率峰值从141.5 W/g降低到99.4 W/g,干、湿断裂强度分别从2.08、0.96 cN/dtex增加到2.20、1.17 cN/dtex;GO的添加可提高VF/DDPS炭渣的石墨化程度和致密度,增强炭渣的热质阻隔作用。     

氧化石墨烯在纤维素纤维表面的吸附特性研究

利用分光光度法探讨pH值和电解质浓度对氧化石墨烯在纤维素纤维上吸附的影响。研究表明：氧化石墨烯在纤维素纤维上的吸附等温线符合朗格缪尔型吸附模型,说明吸附属于单分子层吸附;对热力学参数的计算,吉布斯自由能变小于零,焓变大于零,熵变大于零,说明氧化石墨烯在纤维素纤维上的吸附是一个自发过程;通过探究氧化石墨烯在棉针织物上的吸附过程,验证了上述吸附理论。该研究为纳米尺度功能材料在纺织材料上的复合处理提供了理论基础。     

柚皮纳米微晶纤维素的制备及其用于改进羧甲基淀粉膜性能的研究

以柚皮纤维素为原料,采用硫酸酸解法制备柚皮纳米微晶纤维素,对纳米微晶纤维素的形貌、结晶结构进行表征分析,以复合膜表面形貌、力学性能、水蒸气透过率和透光率为指标,研究不同添加量柚皮纳米微晶纤维素对羧甲基淀粉膜性能的影响。研究发现：柚皮纳米微晶纤维素为长度为60~180 nm,直径为3~15 nm的棒状晶体;X-射线衍射表明其仍为纤维素I型结构;复合膜电镜图光滑平整;纳米微晶纤维素添加量为5%时,复合膜的拉伸强度较原膜提高最大（52.22%）;而随着纳米微晶纤维素的添加,复合膜的断裂伸长率呈下降趋势;当添加量为7%时,复合膜水蒸气透过率降低最大（23%）;纳米微晶纤维素的添加量大于3%时显著降低复合膜的透光率,但未改变原膜在不同波长下的透光率。因此,添加柚皮纳米微晶纤维素能有效改善复合膜的性能,制备出综合性能优良的羧甲基淀粉复合膜。     

海藻酸钠/改性氧化石墨烯微孔气凝胶纤维制备与吸附性能

为提升海藻酸钠(SA)/氧化石墨烯(GO)复合纤维对阳离子染料的吸附性能及其力学性能,以轻质碳酸钙作为成孔剂,马来酸酐接枝氧化石墨烯(MAH-GO)微粒作为增强剂,SA作为基体,采用湿法纺丝与冷冻干燥法,经酸性置换制备SA/MAH-GO微孔气凝胶纤维,并对其化学结构、形貌和粒度进行分析,探讨了MAH-GO质量分数对微孔气凝胶纤维断裂强度的影响,采用吸附动力学及吸附等温线模型对吸附实验数据进行拟合分析。结果表明：MAH-GO质量分数为0.5%时,SA/MAH-GO微孔气凝胶纤维的拉伸断裂强度最优,为0.513 cN/dtex,与SA/GO气凝胶纤维断裂强度相比提高了11.51%,其吸附过程符合准二级吸附动力学模型,主要受到化学吸附机制控制,对亚甲基蓝最大吸附量可达2 400.66 mg/g。     

氧化石墨烯/罗丹明6G改性滤纸的制备及性能

利用氧化石墨烯(GO)和罗丹明6G-聚乙烯亚胺(R6G-PEI)对滤纸(FP)进行物理改性,制备了纸基传感器FP/GO/R6G-PEI。利用扫描电子显微镜、X-射线衍射仪、伺服材料多功能高低温控制试验机、紫外光谱仪和荧光光谱仪等,对FP/GO/R6G-PEI的形貌、力学性能和传感性能进行表征。结果表明,与FP、FP/GO相比,FP/GO/R6G-PEI的表面平滑度提高,透气度降低,力学性能增大。将FP/GO/R6G-PEI浸泡于Fe³⁺溶液中时,观察到FP/GO/R6G-PEI变为淡粉红色,且荧光强度显著增强,可实现FP/GO/R6G-PEI对水中的Fe³⁺肉眼可见和荧光检测。理想识别单元Structure 3与Fe³⁺的能级差(0.53 eV)小于Structure 3的能极差(3.12 eV),说明Structure 3与Fe³⁺的螯合体系更稳定。     

阻燃隔热海鞘纤维素纳米晶体基气凝胶的制备及性能研究

以海鞘纤维素纳米晶体（TCNC）、氧化石墨烯（GO）和海泡石（SEP）为原料,戊二醛为交联剂,水为溶剂,通过冷冻干燥技术制备阻燃隔热气凝胶TCNC/SEP/GO。结果表明,气凝胶TCNC/SEP/GO的最佳制备工艺条件为GO含量10%,-196℃下定向冷冻成形。随着冷冻成形温度的降低,在压缩应变为0.5时,与纯TCNC气凝胶相比,制备的气凝胶TCNC/SEP/GO (GO含量10%)压缩应力增加约50%,导热系数降低23%。在燃烧测试中,纯TCNC气凝胶在9 s内出现自熄现象,而气凝胶TCNC/SEP/GO (GO含量10%)在0.42 s内出现自熄现象。此外,将后者浸泡在乙醇中,在12 s时出现自熄现象,且熄灭后仍保持原有形态,未发生坍塌。     

杯芳烃/还原氧化石墨烯纤维的制备及其选择性吸附性能

为提升杯芳烃纤维对Pt(Ⅱ)的平衡吸附量,依次通过酰胺化、还原法和静电纺丝法制备了杯芳烃/还原氧化石墨烯(CrGO)纤维.借助扫描电子显微镜、红外光谱仪、拉曼光谱仪和热重分析仪分析了纤维的结构与性能,并采用吸附实验研究了纤维的吸附选择性、吸附动力学及吸附等温模型.结果表明:CrGO纤维直径为(2±0.5)μm,具有褶皱...     

聚乙烯醇/羧基化氧化石墨烯复合纤维的制备及性能

为提高氧化石墨烯(GO)在聚乙烯醇(PVA)纤维中的分散均匀性,采用天冬氨酸改性GO,使GO分子结构中的环氧基开环,将羧基引入到GO片层中,从而增加GO的反应位点,使PVA和GO能够均匀混合。通过湿法纺丝制备出GO/PVA复合纤维,并对其进行傅里叶红外光谱分析(FTIR)、紫外-可见光谱分析(UV-vis)、X射线衍射分析(XRD)、扫描电镜表征(SEM)、热重分析(TG)和力学性能分析。试验结论如下:较优工艺为GO∶PVA=1∶15,在此工艺条件下复合纤维的断裂强度为11.2 c N/tex,断裂伸长率为262.06%。     

纤维素/海藻酸钙共混纤维的制备及其性能

针对纤维素纤维易燃烧的问题,首先以离子液体1-烯丙基-3-甲基咪唑氯盐([AMIM]Cl)为溶剂共溶解纤维素与海藻酸,然后以氯化钙溶液为凝固浴,采用干喷湿法纺丝制备了纤维素/海藻酸钙共混纤维。研究了纤维素/海藻酸钙组分比对共混纤维结构和性能的影响。结果表明:纤维素/海藻酸钙共混纤维结构致密,二者之间存在氢键相互作用;虽然海藻酸钙的存在使共混纤维的力学性能降低,但当海藻酸钙质量分数为30%时,共混纤维的断裂强度为123 MPa,离火自熄时间仅为1.1 s,表现出优良的离火自熄特性;纤维素/海藻酸钙共混纤维的吸湿平衡回潮率为7.33%~7.75%,具有类似再生纤维素纤维的优良吸湿性能与服用性能。     

磷硅改性阻燃抑熔滴聚酯纤维的制备及其性能

针对聚酯(PET)纤维易燃且燃烧时伴随着大量熔滴与烟气的问题,将二乙基次膦酸盐阻燃剂、大分子型有机硅与PET载体共混制备磷硅阻燃母粒。将磷硅阻燃母粒按照一定质量分数添加到常规PET切片中混合,经熔融纺丝制得阻燃抑熔滴PET纤维。借助扫描电子显微镜、复丝强度仪、差示扫描量热仪、热重分析仪、氧指数测试仪、拉曼光谱仪对阻燃PET的力学性能、热性能与阻燃性能等进行表征和分析。结果表明：二乙基次膦酸盐阻燃剂使PET表面脱水成炭,大分子型有机硅提升了炭层的石墨化程度,形成有序稳定的炭层,增强了阻燃PET纤维阻燃性能并抑制熔滴形成,且燃烧形成的烟气量下降;添加质量分数为3%的二乙基次膦酸盐阻燃剂与0.77%大分子型有机硅纺制的阻燃PET纤维,其极限氧指数达到31%以上,垂直燃烧测试等级达到V-0级;通过磷硅元素间的阻燃协效作用改善了阻燃PET纤维的可纺性,同时使其具有良好的阻燃与抑熔滴性能。     

粘胶基防火阻燃面料的制备与性能研究

粘胶斜纹织物浸渍氯化铵溶液,再经高温预氧化制得粘胶基阻燃织物。采用二次通用旋转组合设计实验方案,测试了阻燃织物的力学性能和阻燃性能,研究了预氧化过程中不同温度、张力及预氧化时间对粘胶基阻燃织物的力学性能与阻燃性能的影响。     

羊毛角蛋白/氧化石墨烯复合材料的制备及其吸附性能

为了提高羊毛角蛋白(KE)对亚甲基蓝及重金属离子Pb²⁺、Cu²⁺的吸附性能,将羊毛角蛋白与氧化石墨烯(GO)进行复合,自组装形成水凝胶,冷冻干燥后制得KE与GO质量比为9∶1的复合材料。分别采用红外光谱、扫描电镜、X-射线衍射、热重分析等方法对复合材料的结构进行表征。得出,复合材料具有大量的极性含氧官能团,有利于吸附污染物分子;呈层状多孔(10μm)、片层褶皱的有序结构,提供了多的活性位点和大的比表面积;复合材料中GO片层均匀地分散在羊毛角蛋白基质中;加入GO对复合材料中KE的热稳定性影响较小。结果表明:与纯羊毛角蛋白相比,KE/GO复合材料吸附速率和吸附性能均大幅提高,对100 mg/L的亚甲基蓝去除率达96%,对100 mg/L重金属离子Pb²⁺和Cu²⁺的去除率分别为75%和74%。     

改性氧化石墨烯/海藻酸钠气凝胶球的制备与吸附性能

采用顺丁烯二酸酐修饰氧化石墨烯片层,对改性氧化石墨烯进行红外光谱、X射线衍射测试。将改性氧化石墨烯与海藻酸钠混合,以氯化钙溶液为凝固浴,采用湿法纺丝与冷冻干燥法制备气凝胶球,利用扫描电子显微镜观察气凝胶球表面;探讨凝胶球对亚甲基蓝染料的吸附效果,及其吸附动力学和吸附等温线分析。试验结果表明:顺丁烯二酸酐开环与氧化石墨烯片层上的羟基基团发生酯化反应;氧化石墨烯/海藻酸钠气凝胶球改性后的表面更加均匀平滑,氧化石墨烯分散效果更好;产物吸附过程与准二级吸附动力学模型和穆尔吸附模型相符。改性氧化石墨烯/海藻酸钠气凝胶球对亚甲基蓝的最大吸附量较未改性前提高了33.21%。