高弹性聚氨酯导电纤维的制备及其性能研究

通过后处理制得了高弹性多壁碳纳米管/聚氨酯(MWCNTs/PU)导电纤维,探讨了N,N-二甲基乙酰胺(DMAc)与乙醇的体积比及多壁碳纳米管的浓度对纤维的热稳定性、电学性能、力学性能、耐水洗性能、耐拉伸性能和传感性能等的影响。结果表明:该纤维的电导率可达到3 S/m;当纤维的伸长率为200%时,σ/σ_0约为5.5×10~(-3),仍具有良好的导电性;保持最大伸长率为200%,经过1 000次拉伸后电导率下降87%,具有良好的拉伸导电性能。此外,该纤维还具有良好的热稳定性、耐水洗性能、传感性能和力学性能。     

聚苯胺/聚酰胺导电初生纤维形态结构的研究

以聚苯胺 ( PANI)为导电组分 ,聚酰胺 -11为基体 ,浓硫酸为溶剂制备纺丝浆液 ,采用湿法纺丝路线纺制导电纤维。当 PAN I在纤维中的质量分数为 5 %和 12 %时 ,纤维的电导率分别提高到10 -5S/ cm和 10 -2 S/ cm。采用扫描电子显微镜 ( SEM)研究了凝固浴中酸的含量以及纺丝浆液中 PANI的含量对初生纤维形态结构的影响 ,并探讨了初生纤维的微观结构对纤维的拉伸性能的影响     

静电纺丝法制备RGO/PU纳米复合纤维的研究

采用改进Hummer法制备了氧化石墨烯,并由氧化石墨烯制备了还原氧化石墨烯(RGO),将其添加到热塑性聚氨酯(PU)纺丝液中,用静电纺丝法制备了RGO/PU纳米复合纤维。讨论了纺丝电压对纤维的影响,考察了复合纤维膜的形貌、导电性能和力学性能。结果表明,纺丝电压为23~28 k V时有明显的泰勒锥;在PU中添加质量分数为0.50%的RGO可以明显提高复合纤维的导电性能;加入RGO后PU纤维拉伸强度和断裂伸长率提升明显。     

改性石墨烯/丁腈橡胶纳米复合材料的制备及性能研究

通过简单的回流氧化石墨烯(GO)和二乙基甲苯二胺(E-100)成功实现氧化石墨烯的原位功能化还原,制备了导电及表面修饰的氧化石墨烯(GO-E100),其电导率由GO的1. 0×10-7S/m提高到1 S/m。此外,制备的GO-E100有效地增强了以丁腈橡胶(NBR)为基体的柔性复合材料的力学性能和导电性能。当GO-E100在复合材料中的质量分数为4. 2%时,复合材料电导率达到3. 2×10-12S/m,比纯NBR增加了3个数量级,同时拉伸强度提高了18. 6%;当GO-E100在复合材料中的质量分数为6. 8%时,其拉伸强度提高了12%,耐油性稍有改善,复合材料电导率达到5. 6×10-8S/m,比纯的NBR增加了7个数量级,基本满足抗静电要求。     

纺粘法制备PA 6粘合纤维的工艺研究

利用纺粘非织造设备制备锦纶6(PA 6)粘合纤维,研究了泵供量、拉伸气流强度和纺丝温度对PA6粘合纤维结构和力学性能的影响。结果表明:纤维结晶度随着拉伸气流强度的增加而增加;纤维直径随着泵供量减小和拉伸气流强度增加而减小;纤维的断裂强度随着拉伸气流强度的增加而增加,纤维的断裂伸长率随之逐渐减小;泵供量和纺丝温度对纤维的结构和力学性能影响较小;当纺丝温度为240℃,泵供量为96m L/min,拉伸风电机频率为40 Hz时,所制得的PA 6纤维直径为26.7μm,断裂强度为2.36 c N/dtex,断裂伸长率为1 760.2%。     

聚苯硫醚FDY生产工艺探讨

采用聚苯硫醚(PPS)切片进行高速纺丝制得PPS全拉伸丝(FDY)。探讨了纺丝温度、拉伸温度、拉伸倍数、纺丝速度和热辊(GR1,GR2)停留时间等工艺参数对PPS纤维力学性能的影响。结果表明:在90～110℃时,随着拉伸温度的提高,PPS FDY的相对强度逐渐降低;随着拉伸倍数的增大,或纺丝速度的增大,PPS纤维相对强度增大;当纺丝速度为3 000 m/min,拉伸倍数为2.5时,纤维在GR1停留时间为0.063～0.126 s存在最佳值,纤维相对强度为2.249 cN/dtex,纤维在GR2停留时间为0.019～0.069 s存在最佳值,纤维相对强度为2.223 cN/dtex。     

石墨烯/聚乳酸3D打印复合线材制备及性能研究

采用熔融挤出成型工艺制备了石墨烯/聚乳酸复合线材,研究了模口温度、螺杆转速等工艺参数对复合线材导电性能的影响;研究了不同石墨烯含量对复合线材综合性能的影响;最后进行了石墨烯/聚乳酸复合线材3D打印实验。研究结果表明:只有当模口温度高于195℃时,才能获得表面光滑无气孔缺陷的线材;复合线材电导率随着模口温度和螺杆转速的增加,先增大后减小,合适的模口温度为200～210℃,螺杆转速为13～17 r/min。石墨烯/聚乳酸复合线材拉伸强度和断裂伸长率随着石墨烯含量增加而增大,当石墨烯质量分数为9%时,电导率最高,达到2.7×10~(-2) S/cm。在FDM打印实验中发现:添加石墨烯5%时,其抗弯强度提高了57.1%。与石墨烯/PLA复合线材相比,打印试样的电导率有所提高。     

PA 6/PET皮芯复合中空纤维的制备及纺丝工艺研究

以聚己内酰胺(PA 6)和聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)切片为原料,使用双组分复合纺丝机,利用复合中空纺丝组件进行复合纺丝制得PA 6/PET复合中空纤维,通过Poly Flow软件模拟,确定了喷丝板微孔尺寸,并对复合纺丝工艺进行了研究。结果表明:纺丝组件中喷丝板的微孔区间隙为0.08 mm,可以满足PA 6/PET皮芯复合中空纤维的纺丝要求;PA 6/PET皮芯复合中空纤维的中空度随着PA 6/PET流量比和吹风速度的增大而增大;随着PA 6/PET泵供量、纺丝温度和吹风起始高度的增大而减小;最佳纺丝工艺为吹风速度0.55 m/s,吹风起始高度100 mm,纺丝温度284℃,PA 6及PET单孔体积流量分别为2.4×10~(-8)及1.2×10~(-8)m~3/s,泵供量为3.6×10~(-8)m~3/s,卷绕速度3 000 m/min,在此条件下制得的PA 6/PET皮芯复合中空纤维的断裂强度为1.41 cN/dtex,断裂伸长率为120.50%。     

环氧树脂/碳纳米管复合材料的性能研究

采用溶液混合法制备了环氧树脂/碳纳米管复合材料,探讨了碳纳米管的含量对复合材料拉伸和导电性能的影响。结果表明:随着碳纳米管含量的增加,复合材料的拉伸强度、杨氏模量和断裂伸长率均先提高后降低;当其质量分数为0.6%时,复合材料拉伸性能达到最优值且比纯环氧树脂分别提高了82.5%,40.2%和43.8%。复合材料的电导率呈现典型的渗阈行为,当碳纳米管的质量分数为1.8%时,复合材料电导率为1.31×10-5S/m,达到了半导体级别。     

基于废旧棉织物制备导电再生纤维素纤维

利用磷酸水溶液直接溶解废旧棉织物制备纺丝液，并通过湿法纺丝制备力学性能良好的再生纤维素纤维，然后在其表面原位沉积聚吡咯，赋予其导电性能。最后，对所制得导电再生纤维素纤维的温度敏感性和电热性能进行了探究。当三氯化铁与吡咯的摩尔比为1∶1，沉积时间为48 h时，纤维电导率为566S/m，强力较沉积前提高了13%。导电再生纤维素纤维的TCR值为-0.245/℃，经过7次循环，电热性能无明显变化。导电纤维在3V下可升温至37℃，6V下可升温至110℃，经过9次循环其电热性能良好。     

热塑性聚氨酯/碳纳米管湿纺导电纳米复合纤维的应变响应行为研究

采用湿法纺丝工艺制备出了碳纳米管(CNTs,质量分数为10%)/热塑性聚氨酯(TPU)导电纳米复合纤维。该纤维具备良好的电导率(0.64 S/m),高的强度(9.81 MPa)和高的断裂伸长率(487%)。纤维的电阻-应变响应范围为0~325%,其相对电阻(Δ_(R/R0))在该范围内分3个阶段呈指数增长。纤维的电阻-应变循环响应结果出现了肩峰和初始下降的现象,其灵敏度随应变的增大而增大,并且具备优异的耐久性。因此,TPU/CNTs导电纳米复合纤维在柔性应变传感器的应用方面具有很大的潜力。     

用于水润滑轴承的聚氨酯/环氧树脂/短切碳纤维复合材料的制备及摩擦学性能

以环氧树脂(EP)和短切碳纤维(SCF)为改性剂对聚氨酯(PU)进行改性,制备了PU/EP/SCF复合材料,研究了复合材料的物理机械性能和摩擦学性能。结果表明,当SCF质量分数为7.5%时,PU/EP/SCF复合材料具有最佳的物理机械性能和摩擦学性能,拉伸强度和扯断伸长率分别为16.5 MPa、157.5%,干摩擦条件下摩擦系数和磨损率分别为0.48和1.44×10~(-4)mm~3/(N·m)。     

微电脑控制板用绝缘型聚氨酯灌封胶的研制

以聚丙二醇(PPG)、甲苯二异氰酸酯(TDI)和二邻氯二苯胺甲烷(MOCA)为主要原料,采用预聚体法合成了绝缘型PU(聚氨酯)胶粘剂;然后以二乙醇胺为扩链剂、邻苯二甲酸二环己酯(DCHP)为PU的增塑剂,熟化6 h后制备了微电脑控制板用绝缘型PU灌封胶。研究结果表明:合成PU预聚体的最佳工艺条件是反应温度为90℃、预聚时间为5.0 h。当w(预聚体)=100%、m(扩链剂)∶m(增塑剂)=25∶3时,灌封胶的电绝缘性能相对较佳,此时其介电常数为2.8~3.4、表面电阻率为(1.5~2.5)×10~(16)Ω、体积电阻率为8×10~(15)Ω·cm和击穿电压为25 kV/mm。     

退火工艺对PVA/PEDOT:PSS共混纤维性能的影响

将聚乙烯醇(PVA)的水溶液与聚3,4-乙撑二氧噻吩:聚对苯乙烯磺酸(PEDOT:PSS)水分散液共混,以甲醇作为凝固浴,通过湿法纺丝制得PVA/PEDOT:PSS共混导电纤维。通过改变湿法纺丝后处理过程中的退火工艺,探究不同的退火工艺对PVA/PEDOT:PSS共混导电纤维性能的影响。通过红外光谱分析仪、高阻计、电子单纤维强力仪和扫描电子显微镜对共混纤维的结构与性能进行测试表征。结果表明,随着退火温度的增加及退火时间的延长,PVA/PEDOT:PSS共混导电纤维的电导率均呈现出增加的趋势;单纤维拉伸强度逐渐增加,拉伸断裂伸长率逐渐减小;纤维表面粗糙度增大,沟槽数量增多。     

PEDOT/PSS质量分数对纺丝液流变性能及导电纤维可纺性的影响

将质量分数为10%的聚乙烯醇(PVA)水溶液与聚3,4-乙烯二氧噻吩/聚苯乙烯磺酸(PEDOT/PSS)水分散液共混,经过恒温高速搅拌,制备出均匀的PVA/PEDOT/PSS共混纺丝液,随后通过湿法纺丝制备出PVA/PEDOT/PSS纤维。借助旋转式流变仪探究不同PEDOT/PSS质量分数的纺丝液在纺丝温度的差异下,纺丝液的流变特性与可纺性的关系。采用高阻计和电子单纤维强力仪对成品纤维的导电性能和力学性能进行测试表征。使用扫描电子显微镜对不同PEDOT/PSS质量分数的纤维表面形貌进行表征。结果表明,PEDOT/PSS质量分数在0%～9.09%的质量分数范围内,随着纺丝液中PEDOT/PSS质量分数的增加,纺丝液黏度增大,PVA/PEDOT/PSS纺丝液可纺性呈先提高后降低的趋势。在30～90℃的范围内,随着纺丝体系温度的提高,PVA/PEDOT/PSS纺丝液可纺性呈先升高后降低的趋势;随着PEDOT/PSS质量分数的提高,PVA/PEDOT/PSS纤维的电导率逐渐升高,拉伸强度逐渐增加,拉伸断裂伸长率逐渐降低。     

PLA/PPy复合材料的制备及表征

以吡咯(Py)为原料,通过原位聚合法合成聚吡咯(PPy)导电粒子,通过PPy粒子对聚乳酸(PLA)进行改性,制备PLA基导电复合材料,并对其形貌、力学性能及导电性能进行测试。结果表明:PPy可以与PLA基体呈现一种紧密结合的状态;PLA/PPy(5%)导电复合材料综合性能最佳,其拉伸强度为51.2 MPa、断裂伸长率为163.5%、电导率为4.12×10~(-5) S/cm。     

纳米PANI-DBSA/EA/PU互穿网络导电膜的制备及其性能

用原位乳液聚合法在环氧丙烯酸树脂(EA)中合成了十二烷基苯磺酸掺杂的纳米聚苯胺(PNAI-DBSA),纳米PNAI-DBSA/EA混合物与蓖麻油聚氨酯(PU)预聚体、交联剂(苯乙烯、丙烯腈)等混合后,在引发剂过氧化苯甲酰(BPO)的作用下形成了纳米PANI-DBSA/EA/PU互穿网络导电复合膜。通过测定电导率和拉伸强度,研究了PANI-DBSA含量、交联剂及偶联剂的种类和用量以及BPO用量对复合膜导电和力学性能的影响。结果表明:在PANI-DBSA含量为12.5%、苯乙烯含量为60%、KH-550用量为3%、BPO用量为0.4%时,复合膜的电导率达2×10 ^-5 S/m,拉伸强度为15.8 MPa。     

145 dtex/144 f高强低缩细旦熔体直纺涤纶FDY的研发

对影响生产145 dtex/144 f高强低缩细旦涤纶全拉伸丝(FDY)纤维的工艺条件进行了探讨和研究,当聚酯熔体特性黏度为0.65 dL/g、熔体输送温度为283~285℃、熔体冷却器温度为276~278℃、纺丝箱体温度为293℃、卷绕速度为4 200 m/min、热辊拉伸比为3.0、热定形温度为180℃时,能够稳定生产出断裂强度为4.8 cN/dtex、断裂伸长率为22%、沸水收缩率为3.1%的涤纶高强低缩细旦FDY,满足细分市场不同客户特定产品的需求。     

CPCM/PP蓄热调温纤维的制备及表征

采用熔融复合纺丝法,通过自制的复合纺丝组件,以聚丙烯(PP)为皮层,由脂肪酸酯类和高级酯肪族醇类组成的复合相变材料(CPCM)为芯层,制备了具有皮芯结构的CPCM/PP蓄热调温纤维,并对纤维的结构与性能进行表征。结果表明:CPCM/PP初生纤维呈皮芯结构,其直径约为100μm;当CPCM/PP质量比为55∶45时,其初生纤维在70℃下5倍拉伸后,得到的CPCM/PP蓄热调温纤维中CPCM的质量分数为53.63%,熔融相变温度与结晶相变温度分别为32.65~48.02℃和20.96~39.02℃,熔融焓和结晶焓分别为90.04,81.01 J/g,纤维线密度为10.3 dtex,断裂强度为2.59 cN/dtex,断裂伸长率为41.38%。     

CPCM/PE蓄热调温纤维的制备及其结构与性能研究

将脂肪酸酯类和高级脂肪族醇类相变材料按质量比95∶5共混,制备复合相变材料(CPCM);以CPCM作为芯层、聚乙烯(PE)作为皮层,采用熔融纺丝方法及自制复合纺丝组件制备出具有皮芯结构的CPCM/PE蓄热调温纤维,并对纤维的结构与性能进行表征。结果表明:PE与CPCM为物理混合,没有发生化学作用;CPCM/PE初生纤维呈皮芯结构,纤维的直径约为42μm;当CPCM的注射速度为4 m L/h时,纤维中的CPCM质量分数为48.4%,初生纤维于60℃经过7倍拉伸,制备的CPCM/PE蓄热调温纤维的熔融温度和结晶温度分别为27.1~44.5℃和31.4~15.2℃,熔融焓和结晶焓分别为62.43 J/g和63.11 J/g,纤维线密度为6.0 dtex,断裂强度为1.81 c N/dtex,断裂伸长率为29.5%。