F-12芳纶的不饱和聚酯树脂表面改性研究

为了改善F-12芳纶与RFL树脂的黏结性能,分别采用硅烷偶联剂A-1100和A-174与不饱和聚酯树脂对F-12芳纶进行表面改性处理。采用SEM测试分析纤维表面成膜情况确定不饱和聚酯树脂用量,通过测试浸渍RFL树脂溶液后织物的抽拔强力和束纤维的断裂强力确定偶联剂用量。实验得出最优处理工艺为:①不饱和聚酯树脂用量20%+A1100用量2.0%,此时织物抽拔强力为49.22 N,束纤维的断裂强力为64.94N;②不饱和聚酯树脂用量20%+A174用量0.6%,此时织物抽拔强力57.84 N,束纤维的断裂强力为69.53 N。最后通过红外光谱验证了不饱和聚酯树脂+A174改性处理效果优于不饱和聚酯树脂+A1100的效果,这一结果与测试结果。     

F-12芳纶聚氨酯改性研究

由于F-12芳纶活性基团较少,与树脂的黏结性差,因此需要对F-12芳纶进行改性处理。实验通过聚氨酯+偶联剂改性F-12芳纶来达到增加与RFL树脂的黏合性的目的。通过测试改性剂的成膜情况,确定聚氨酯的用量,通过测试浸RFL树脂后的抽拔强力和断裂强力确定偶联剂用量。最佳工艺为:聚氨酯用量40%,偶联剂A1100用量1.6%,偶联剂A174用量0.8%,在此基础上测得聚氨酯+A1100的抽拔强力为46.85 N,断裂强力为72.672 N;聚氨酯+A174的抽拔强力为49.74 N,断裂强力为73.54 N。红外波谱测试结果表明:聚氨酯+A174处理后芳纶纤维增加的极性基团多于聚氨酯+A1100,说明聚氨酯+A174处理效果优于聚氨酯+A1100,这一结果与抽拔强力结果相符。     

F-12芳纶的聚酰亚胺改性

使用聚酰亚胺对F-12芳纶进行改性,以增加纤维表面的活性点。结果表明,聚酰亚胺的最佳质量分数为3%,对应偶联剂A1100与A1387的最佳质量分数均为1.6%,改性后织物的抽拔强力有所提高。傅里叶红外分析表明,纤维表面活性基团有所增加。     

F-12芳纶织物输送带的制备及其性能

为提高F-12芳纶织物与橡胶之间的粘结性能,采用环氧树脂和偶联剂A187对F-12芳纶织物进行改性。通过成膜分析确定出环氧树脂的最佳用量;通过改性后F-12芳纶织物的浸水高度以及浸渍间苯二酚-甲醛树脂乳液后的拉伸强度和断裂强度测试,确定出偶联剂A187的最佳用量。在此基础上,对改性后的F-12芳纶织物进行硫化成型,测试织物与橡胶的剥离强度确定出最佳改性工艺。结果表明:环氧树脂用量为25%(o.w.f),偶联剂A187用量为1.2%(o.w.f)时,制备的F-12芳纶织物轻薄输送带的综合性能最佳;改性后浸水高度值最低的F-12芳纶织物制备的轻薄输送带的剥离强力达到最高,为12.1 N/mm,其剥离强度高于行业标准;制备的单层铺层输送带的扯断强力为6 495.25 N,断裂伸长率为13%,双层铺层输送带的扯断强力为14 493.25 N,断裂伸长率为14%。     

F-12芳纶的环氧树脂/PVA改性

由于F-12芳纶活性基团较少,与树脂的黏结性差,需要对其进行改性处理。试验采用不同的改性剂来增加芳纶表面的活性基团。研究发现,改性剂环氧树脂最优用量为20%,对应的偶联剂A1100和A174最佳用量均为2.0%;改性剂PVA的最佳用量为30%,对应的偶联剂A1100和A1128的最佳用量为3%和3.4%时,测得改性织物的抽拔强力和断裂强力最佳。利用傅里叶红外光谱分析,认为改性后的芳纶纤维表面增加了活性基团,且环氧树脂+A174增加量最多。     

芳纶平纹织物单纱抽拔力学性能分析

为探究芳纶平纹织物抽拔力峰值和横向预张力受各因素影响机制和变化规律,通过在电子万能试验机上加装自主设计的快速对中夹具和力传感器,进行了以横向预张力、抽拔速度、试样规格和纱线类型为变量的单纱抽拔实验。结果表明：抽拔力和横向预张力在抽拔过程中发生同频率零相位差的震荡下降,抽拔力峰值与抽拔纱线的交织点数量、交织点处的张力和变形程度呈正比关系;当初始横向预张力从100 N增加至400 N时,抽拔力峰值从5.63 N增加至10.58 N,横向预张力的上升值降低,下降值增加;当织物纵向长度从30 mm递增至110 mm时,抽拔力峰值增加,峰值增幅降低;抽拔过程中,横向预张力的上升值和下降值都随着织物纵向长度的增加而增加;纱线织造密度越小,预紧后的卷曲程度越高,抽拔力峰值越大。     

芳纶纤维在特殊条件下的强力分析

利用紫外线及一定浓度的硫酸、烧碱、盐溶液在一定的温度条件下分别对芳纶纤维进行了处理,分析研究了处理后纤维的强力变化。芳纶纤维处理后强力均有一定程度的下降。研究结果表明,经过5 h的紫外线辐射,芳纶纤维的强力有显著的下降;芳纶纤维在质量分数为0.5%的硫酸溶液中浸泡1周后,纤维强力的减少是明显的;经质量分数为2%的烧碱溶液处理1周后,纤维的强力有十分显著的下降;经过质量分数为2%的盐水处理1周,芳纶纤维的强力有了显著的降低。     

基于有机硅处理的高透湿性丝织物的研究

为了改善丝绸的透湿性能,以γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷(KH560)、正硅酸乙酯(TEOS)为前驱体,固体酸对甲苯磺酸为催化剂,合成有机硅溶胶,并对皱纹类丝绸进行改性。利用扫描电子显微镜、织物透湿仪、电子织物强力仪,激光织物折皱弹性测试仪等,对改性后的丝绸的透湿性等进行测定和分析。结果表明:当TEOS的质量分数为2%,偶联剂的质量分数为2%时,制备的有机硅可与丝绸很好地结合,丝绸的透湿性得到明显改善,且其他力学性能、透气性能等有所改善或基本不变,显示用该方法改性丝绸、制备高透湿性丝绸具有可行性。     

腈纶预氧化丝/芳纶针刺滤材的性能

为获得低成本、高效率空气过滤材料,制备了一种以腈纶预氧化丝为主,并混入不同质量分数芳纶的复合滤材,对其形态、纤维缠结性能、力学性能、透气性、孔径尺寸和过滤性能等进行表征和分析。结果表明：纤维的直线段长度可用来表征滤材纤维缠结程度;添加芳纶,提高了纤维缠结程度和滤材的致密性,提高了滤材断裂强力和 断裂伸长率,减小滤材孔径尺寸;对于粒径≧1.0 μm 和≧2.5 μm 的微粒,芳纶质量分数小于10% 时,复合滤材过滤效率无明显变化,芳纶质量分数大于10%时,复合滤材过滤效率随着芳纶质量分数增大而显著提高。     

碱处理对异形截面聚酯纱线芯吸效应及强力的影响

针对氢氧化钠可破坏聚酯纤维结构,影响异形截面聚酯纤维的芯吸效应、润湿性、强力、伸长性能和吸湿快干及吸湿凉爽功能这个问题,借助扫描电子显微镜,对氢氧化钠处理前后的纤维形态结构进行了表征,分析了影响该纱线芯吸效应的因素,研究了不同质量分数碱处理对异形截面聚酯纱线芯吸效应、润湿性能、强力及伸长的影响规律。结果表明:异形截面聚酯纤维横截面为十字形,沿纤维纵向有4道沟槽,起到毛细管作用,为水分的迁移提供了通道,使纤维及纱线具有良好的芯吸效应;氢氧化钠可有效清除异形截面聚酯纤维沟槽中的低聚物,当氢氧化钠质量分数在4%左右时,纱线芯吸效果显著提高;氢氧化钠处理可提高异形截面聚酯纱线的润湿性;随着氢氧化钠质量分数的提高,异形截面聚酯纱线强力及伸长下降,当氢氧化钠质量分数高于6%后,纱线的强力和伸长损失显著。     

芳纶短切纤维-芳纶浆粕增强云母纸性能的研究

为了提高云母纸性能,研究了在CPAM改性剂作用下添加芳纶短切纤维和芳纶浆粕对云母纸性能的影响。采用单因素实验确定了芳纶纤维用量及配比、CPAM改性条件以及丁苯胶乳用量对云母纸性能的影响。实验结果表明,芳纶短切纤维和芳纶浆粕在总用量7%、配比为2∶5时,可改善云母纸的机械性能和电气性能;使用CPAM对云母鳞片进行改性,当改性时间30 min、改性浓度12%、改性剂CPAM用量1%时,芳纶云母复合纸的抗张强度较纯云母纸提高了315.8%,介电强度提高45.6%;丁苯胶乳用量为5%时,芳纶云母复合纸的抗张强度较CPAM改性芳纶云母复合纸的增加了123.9%,对其电气性能没有影响。     

生物基聚酰胺56低聚物改性聚酯的合成及其表征

为改善聚酯(PET)的亲水性,采用生物基聚酰胺56低聚物(LPA56)对聚酯进行共聚改性制备新型聚酰胺酯共聚物。借助核磁共振波谱仪、傅里叶红外光谱仪、X射线衍射仪和光学接触角测量仪等对新型聚酰胺酯的结构和性能进行表征与分析。结果表明:新型聚酰胺酯共聚物兼具酯类和酰胺类特征官能团振动峰,且LPA56的反应率达到80%以上;共聚物的晶型和聚酯晶型相同,但其结晶度随着LPA56质量分数的增加而逐渐降低;随着LPA56质量分数的增加,共聚物的玻璃化转变温度、熔点逐渐降低,但其对共聚物热稳定性影响较小;当加入质量分数为5% 的LPA56时,共聚物的静态接触角从91.5°降低至70.3°;改性后PET纤维的回潮率是改性前的265%,并随着LPA56质量分数的增加而逐渐提高。     

磷酸改性芳纶对聚氨酯硬质泡沫阻燃抑烟性能的影响

为提高聚氨酯泡沫的阻燃性能,采用磷酸改性芳纶对聚氨酯硬质泡沫进行阻燃改性,借助氧指数仪、烟密度仪、锥形量热仪、热重分析仪等对改性前后聚氨酯硬质泡沫的阻燃性能、产烟行为、燃烧行为、热稳定性和力学性能进行表征。结果表明:添加改性芳纶的聚氨酯泡沫具有更好的阻燃、抑烟和力学性能;相对于纯聚氨酯泡沫,添加质量分数为5%改性芳纶的聚氨酯泡沫的极限氧指数提高了15.8%,最大烟密度、最大燃烧热释放速率、热释放量、最大生烟速率、产烟量分别降低了25%、25.3%、10%、35.7%、47.3%;改性芳纶的添加有利于改善聚氨酯硬质泡沫的热稳定性,使其在700 ℃时的残炭率增加为14.5%。     

剪切增稠液对不同结构芳纶织物防刺性能的影响

为实现防刺服的轻量化以提高可穿戴性,用剪切增稠液 (STF) 浸渍不同结构的芳纶织物制备柔性防刺材料,探究织物结构对STF/芳纶复合织物防刺性能的影响。借助流变仪、扫描电子显微镜、万能强力仪对STF的流变性及STF/芳纶复合织物的形貌、纱线抽拔力、准静态锥刺和刀刺性能进行表征。结果表明:STF的流变性能随着分散相质量分数的增加而明显增强;经STF浸渍后各织物的防刺性能都有明显提升,经纬密度较大的平纹织物表现出较优的抗锥和抗刀刺性能,其中最大抗锥刺和抗刀刺力分别为993.75 N和687.50 N;STF的剪切增稠作用能有效提高纤维间的摩擦从而限制纱线滑移,且随着织物交织点数增多,纱线间摩擦力增大;斜纹复合织物的刀刺性能提升最为明显,提升了387%,因为斜纹织物较长的浮长线能有效抵抗刀刃的切割作用。     

层层自组装阻燃改性聚酯织物的制备及其性能

为解决阻燃聚酯织物熔滴严重的问题,采用紫外光(UV)辐照接枝共聚技术,通过1-羟基环己基苯甲酮的光引发作用,将阴离子型丙烯酸(AA)接枝到阻燃聚酯织物表面,在此基础上设计了γ-氨丙基三乙氧基硅烷(KH-550)与磺丁基-β-环糊精(SBE-β-CD)抑熔滴体系,在接枝织物表面进行层层自组装制备阻燃抑熔滴聚酯织物,并对改性后织物的形貌、热稳定性和阻燃性能进行表征。结果表明:引发剂质量分数为4%,AA质量分数为12%,紫外光照射时间为10 min时,阻燃聚酯的接枝率较优,为5.08%,但随着接枝率的增加其极限氧指数(LOI值)有所降低;层层自组装改性后的聚酯织物,在组装层数为12时,其极限氧指数可达到28%,成炭明显,垂直燃烧测试无熔滴产生,燃烧性能得到明显改善。     

TiO2/SiO2气凝胶隔热涂层帐篷材料的制备

试验选取TiO2和SiO2气凝胶,制备SiO2气凝胶涂层剂、TiO2涂层剂以及TiO2/SiO2气凝胶涂层剂,并将其涂覆在帐篷表面,制得隔热帐篷材料。通过测量涂层织物的内外温差、拉伸断裂强力和导热系数,讨论功能粒子质量分数对隔热效果的影响。结果表明,未涂层织物内外温差为19.8℃;当SiO2气凝胶质量分数为5%时,织物内外温差为7.9℃;当TiO2质量分数为12%时,织物内外温差为2.6℃;当两者复配以后,5%SiO2气凝胶+12%TiO2时,帐篷隔热性能最好,和未涂层织物相比,内外温差降低17.2℃,拉伸断裂强力为2 173.3 N,导热系数为0.056 W/(m·K)。     

纳米SiO_2改性环氧树脂对高性能纤维力学性能的影响

对用纳米SiO2改性环氧树脂提高高性能纤维的性能进行了实验,分析了其对高性能纤维力学性能的影响。结果表明,经环氧树脂改性处理后的高性能纤维断裂强力均高于原纤维断裂强力,纳米SiO2微粒加入到环氧树脂中能提高复合后纤维的断裂强力;碳纤维和超高子量聚乙烯纤维的断裂强力最大时对应的纳米SiO2浓度为3%,而芳纶纤维断裂强力值最大时对应的纳米SiO2浓度为5%。     

纳米TiO_2的硅烷偶联剂表面接枝改性

用γ-脲基丙基三乙氧基硅烷偶联剂对纳米TiO2进行改性,研究pH值、偶联剂质量分数、改性温度、改性时间等因素对纳米TiO2改性效果的影响。采用粒径、亚甲基蓝降解率等手段表征纳米TiO2的改性效果。结果表明,当硅烷偶联剂质量分数为0.5%、pH值4、改性温度60℃、改性时间1h时,纳米TiO2的表面改性效果最佳,改性后的纳米TiO2平均粒径比改性前小,分散性和稳定性增强,对亚甲基蓝溶液的光催化降解能力提高。     

超支化季铵盐表面活性剂的合成及其在碱减量中的应用

采用环氧氯丙烷对超支化聚酯Boltorn H20端羟基进行接枝改性,然后与十六烷基二甲基叔胺进行季铵化反应,得到了一种新型超支化季铵盐表面活性剂H20Cl6N。对该超支化表面活性剂的表面活性进行表征,得其临界胶束浓度为1.250 g/L,最低界面张力为33.720 m N/m,对甲苯的增溶能力Am为0.32 m L/g。将其作为碱减量促进剂应用于涤纶碱减量,减量率达到31%时,织物的断裂强力为540 N;而以1227作为促进剂,减量率达到32%时,织物的断裂强力为526 N。结果表明在减量率相近的条件下,H20Cl6N对织物强力的损伤较小。     

等离子体-硅烷偶联剂改性芳纶纬平针织复合材料的力学性能研究

采用等离子体联合不同质量分数的硅烷偶联剂溶液对芳纶纬平针织物进行改性,再利用真空辅助树脂传递模塑成型(VARTM)工艺制备未改性及改性芳纶纬平针织复合材料。通过测试和分析芳纶纬平针织复合材料的拉伸、弯曲、压缩和冲击性能发现：改性芳纶纬平针织复合材料的拉伸、弯曲、压缩和冲击性能较未改性芳纶纬平针织复合材料的都有所改善;随着硅烷偶联剂质量分数的增加,改性芳纶纬平针织复合材料承受的最大拉伸载荷、最大弯曲载荷、最大压缩载荷和最大冲击载荷呈现先增加后减小的趋势,其中等离子体-硅烷偶联剂(w_{硅烷偶联剂}=1.5%)改性芳纶纬平针织复合材料各项性能改善最明显,其能承受的最大拉伸载荷、最大弯曲载荷、最大压缩载荷和最大冲击载荷较未改性芳纶纬平针织复合材料的分别提高了32.73%、38.03%、24.83%和35.10%。