海藻酸钙/纳米TiO_2共混纤维的制备与表征

将含固体质量分数为5%的海藻酸钠纺丝原液与纳米二氧化钛(TiO2)水分散液均匀混合,制得海藻酸钠/纳米TiO2混合纺丝原液,采用湿法纺丝,通过氯化钙凝固浴,经拉伸、水洗,制备了海藻酸钙/纳米TiO2共混纤维,研究了纳米TiO2含量对共混纤维结构及性能的影响。结果表明:纳米TiO2的加入,提高了共混纤维的力学性能;加入质量分数为0.5%的纳米TiO2,海藻酸钙大分子链上的红外特征吸收峰峰形明显变宽,共混纤维的力学性能最佳,断裂强度为2.93 cN/dtex,断裂伸长率为7.34%,优于海藻酸钙纤维;添加纳米TiO2质量分数为3%时,纳米TiO2在共混纤维中仍能较好的分散,且纤维表面光滑。加入纳米TiO2后,共混纤维的热稳定性提高。     

铜离子改性海藻酸钙纤维的制备及其耐盐性

采用硫酸铜溶液对海藻酸钙纤维进行处理,制备Cu~(2+)改性海藻酸钙纤维。研究了处理工艺条件及纤维的耐盐性能。结果表明:最佳处理工艺为硫酸铜溶液质量分数10%,温度40℃,处理时间60min,得到的Cu~(2+)改性海藻酸钙纤维断裂强度为3.28 cN/dtex,比未改性的纤维提高了24%。经Cu~(2+)改性后,海藻酸钙纤维的耐盐性提高,在食盐溶液中浸泡未发生凝胶化;但纤维受到损伤,纤维断裂强度下降,随着食盐溶液浓度和温度的提高,纤维的损伤越严重。     

高强度海藻酸盐纤维的制备

采用湿法纺丝方法制备高强度海藻酸盐纤维,研究了影响纤维断裂强度的因素。结果表明:海藻酸钠的β-D-甘露糖醛酸单元(M)/α-L-古罗糖醛酸单元(G)质量比越高,纤维断裂强度越低。采用M/G值为0.32的海藻酸钠为原料,氯化钙水溶液为凝固液,纺丝液质量分数为5.0%,凝固浴质量分数为4.5%,凝固浴温度为40℃,纤维烘干温度为30℃,可制得断裂强度达4.675 cN/dtex的高强度海藻酸盐纤维。     

丙烯酸接枝改性壳聚糖纤维的制备及性能

在引发剂过硫酸铵(APS)的作用下,采用丙烯酸(AA)接枝改性壳聚糖(CS),制备出CS-AA接枝共聚物,经湿法纺丝将其纺制成纤维,再用戊二醛对纤维进行一定程度的交联,可得到较好力学性能的改性CS纤维。结果表明:CS质量分数(相对AA)为14.3%,APS(相对AA)的摩尔分数为1.0%,反应温度65℃,反应时间6 h,凝固浴中无水乙醇和质量分数为10%氢氧化钠水溶液的体积比为50/50。在此条件下制得的纤维的断裂强度为0.55 cN/dtex,断裂伸长率为367%,经交联处理后纤维的断裂强度达2.03 cN/dtex。     

SA溶液浓度对乳液静电纺丝SA/PCL纳米纤维成形的影响

乳液静电纺丝可制备同时含有亲水和亲油两相结构的复合纳米纤维。以聚己内酯(PCL)/三氯甲烷为连续相,海藻酸钠(SA)/去离子水为分散相,失水山梨醇脂肪酸酯(Span80)为乳化剂,制备油包水(W/O)型乳液,并采用乳液静电纺丝技术制得SA/PCL复合纳米纤维膜,经与Ca2+置换制得海藻酸钙(CA)/PCL复合纤维膜,研究了SA溶液浓度对纤维成形的影响。结果表明:表面活性剂Span80和分散相SA水溶液的加入可有效增加PCL的可纺性;当乳液体系中SA溶液体积一定,SA溶液浓度对SA/PCL乳液的黏度无明显影响;随SA溶液浓度的增加,SA/PCL乳液的表面张力降低,SA/PCL复合纳米纤维的直径出现极大值,但均小于仅添加Span80所得的PCL纳米纤维;SA在复合纳米纤维成形过程中会向纤维表面迁移,从而可实现SA与Ca2+交换,且离子交换后形成纤维间的粘连结构。     

丝素蛋白/海藻酸钠复合纤维的制备与性能表征

为了提高海藻酸钠(SA)纤维的力学性能,将从蚕茧中提取的丝素蛋白(SF)和SA共混,制备了SF/SA纺丝溶液,通过湿法纺丝制得SF/SA复合纤维,对纺丝溶液流变性能进行了研究,对SF/SA复合纤维进行了结构与性能表征。结果表明:SF/SA纺丝溶液为切力变稀的假塑性流体,纺丝溶液的表观黏度随SF含量增加呈增加的趋势,当SF质量分数(相对SA)为10%时,纺丝溶液结构黏度指数最小,可纺性最好;提取的SF以无规卷曲结构和β-折叠结构为主,SA和SF间有较强的氢键作用;SF/SA复合纤维以非晶形态存在,纤维表面存在明显的沟槽结构,与纯SA纤维相比,SF的加入提高了SA纤维的力学性能,SF质量分数为10%的SF/SA复合纤维的断裂强度高达1.63 cN/dtex,较SA的提高了22.5%,SF的加入使复合纤维的耐热性略有降低。     

电纺制备海藻酸辛酰胺/聚乙烯醇纤维及其性能研究

采用辛胺对海藻酸钠(SA)进行疏水改性得到具有两亲性的海藻酸辛酰胺(OAAD),并用静电纺丝法制出SA/聚乙烯醇(PVA)纤维和OAAD/PVA纤维。通过红外光谱仪、核磁共振波谱仪、表面张力仪、荧光光谱仪、电导率仪、扫描电镜和接触角测量仪分别对OAAD,电纺液和电纺纤维的性能进行了表征。结果表明,辛胺基成功接枝到SA分子链上,OAAD的表面张力比SA低,荧光实验测得OAAD的临界聚集质量浓度为0.60 g·L-1,改善了SA的疏水性。通过对比SA/PVA和OAAD/PVA电纺纤维在水中的溶解性能和疏水性能,发现改性海藻酸盐电纺纤维在水中完全溶解时间由5 h变为48 h,其接触角由31°增大至57°,这表明OAAD/PVA电纺纤维的抗水性和疏水性较SA/PVA电纺纤维得到了改善。     

AM/NIPAM对P(NIPAM-co-AM)温敏凝胶性能的影响

以丙烯酰胺(AM)、N-异丙基丙烯酰胺(NIPAM)为单体,过硫酸铵(APS)-亚硫酸氢钠(SBS)为氧化-还原引发体系,N,N'-亚甲基双丙烯酰胺(BIS)为交联剂,制备了亲水型温敏凝胶P(NIPAM-co-AM)。研究了投料比m(AM)/m(NIPAM)对凝胶性能的影响。结果表明,随着凝胶体系中亲水单体AM比例的增大,共聚凝胶溶胀率、保水率、硬度均提高。当AM质量分数从0增大到100%时,凝胶硬度从84.929 g增为1 252.222 g。DSC表明,当AM质量分数从2%提高到10%时,凝胶LCST从38.61℃增加到57.95℃。随着AM比例降低,凝胶LCST向低温方向移动,相变范围温敏性越好。     

海藻酸钙纤维生产设备的研制

结合800 t/a海藻酸钙纤维生产设备的一些基本工艺参数,对湿法纺丝机和湿热牵伸机两种海藻酸钙纤维生产设备的研制进行了探讨。指出任何一种设备的结构都不是一成不变的,它与整条生产线的纺丝位数、工艺条件等有着直接的关系;为适应多机位纺丝,推荐双凝固浴槽式湿法纺丝机。     

碳纳米管-炭黑协同改性PTT/PET复合纤维的制备及导电性能

聚对苯二甲酸丙二醇酯/聚对苯二甲酸乙二醇酯(PTT/PET)复合纤维具有稳定且高度螺旋的卷曲结构,为改善其抗静电性能,采用碳纳米管(CNT)/炭黑(CB)复合填料对PTT进行共混改性。将不同质量比的CNT,CB及PTT共混挤出,制备出用于纺丝的CNT/CB/PTT共混切片,CNT/CB/PTT共混切片与PET切片复合纺丝制备CNT-CB协同改性PTT/PET复合纤维,并对复合纤维的导电性能进行表征。结果表明:采用质量分数1%的CNT和质量分数10%的CB作为导电填料对PTT改性,导电粒子在PTT基体中未出现明显的团聚,且CNT和CB可以形成较为完善的复合导电通路,制备的CNT/CB/PTT共混切片可用于纺丝;将CNT/CB/PTT共混切片与PET切片按质量比50∶50进行复合纺丝,制得的复合纤维具有良好的导电性能;随拉伸倍数的提高,复合纤维的体积电阻率呈下降趋势,但拉伸倍数过高,会损坏CB与CNT在PTT基体中形成的导电网络,当拉伸倍数为3. 3时,未改性的PTT/PET复合纤维体积电阻率为3. 58×10~9Ω·cm,而改性复合纤维的体积电阻率下降至5. 44×10~6Ω·cm。