具有保温性能的电纺LA/PET纳米纤维复合织物的制备与表征

本文制备了电纺月桂酸(LA)/聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)纳米纤维/机织物的复合织物,并对其进行了表征.选用纯棉纱线、毛纱线、涤棉纱线、腈纶纱线和涤纶纱线分别作为经纬纱线,在实验室制备机织物小样,同时,通过静电纺丝法制备LA/PET纳米纤维,将LA包裹在PET基材之中.之后通过缝合的方式,将电纺LA/PET纳米纤维和机织物构造成三明治结构的复合织物.对纳米纤维的形貌和热性能进行了表征,并分别探究了LA/PET的质量比,机织物组织结构和机织物材料对复合织物保温性能的影响.结果表明:LA/PET纳米纤维呈圆柱形,具有光滑表面,LA和PET展现出良好的相容性,热焓值略低于理论值,但相变温度改变不大.复合织物的热保温性能测试表明,复合织物的保温性能都优于未加入相变材料的织物,同时展现出良好的热循环稳定性.     

调温纳米纤维/织物复合材料的制备与性能研究

为了研究一种新的环保型调温智能纺织品,利用静电纺丝技术制备了相变材料/PLA纳米纤维膜,使用莫代尔/纳米纤维膜/羊毛织物的三明治结构得到了纳米纤维/织物复合材料。研究了纳米纤维的形貌结构和热学性能,对复合织物进行了透湿透气性、保温性能和保温稳定性测试。分析结果表明:纳米纤维表面粗糙但粗细均匀且具有一定的取向性;纳米纤维膜的熔融温度为22.83℃,熔融热焓为80.37J/g;含有1.5g纳米纤维膜的复合织物的透湿透气性良好,透湿量为5070.24g/(m2·24h),透气率为193.59mm/s;复合织物的温度从20℃上升到35℃比普通织物慢了5min,表现出优异的调温性能;经过20次升降温循环测试,复合织物的自调温效果没有明显变化,说明其调温性能具有良好的稳定性。     

沉积Ag纳米层改善定型相变复合纤维膜的传热性能

以癸酸(CA)、月桂酸(LA)和肉豆蔻酸(MA)为原料制备了新型的脂肪酸三元低共熔物(CA-LA-MA),并将其作为固-液相变材料,以沉积2 h银(Ag)纳米颗粒的静电纺聚丙烯腈(PAN)纳米纤维膜为支撑材料,通过物理吸附法制备了新型的CA-LA-MA/PAN和CA-LA-MA/PAN/Ag定型相变复合纤维膜。研究了磁控溅射Ag纳米层对定型相变复合纤维传热性能的影响。结果表明,沉积Ag纳米层后定型相变复合纤维膜的储热和放热时间分别缩短了31%和25%。制备的CA-LA-MA/PAN/Ag定型相变复合纤维膜的融化温度和结晶温度分别为19.87℃和11.63℃,融化焓值和结晶焓值分别为123.1 kJ/kg和121.5 kJ/kg。     

纳米SiO2对静电纺LA-PA/PET复合相变纤维形态和热学性能的影响

以月桂酸和棕榈酸二元低共熔混合物(LA-PA)、聚对苯二甲酸乙二酯(PET)和纳米二氧化硅(SiO2)为原料,通过静电纺丝的方法成功制备了新型的LA-PA/PET/SiO2定形相变复合纤维。分别采用扫描电子显微镜(SEM)和差示扫描量热仪(DSC)研究了纳米SiO2对静电纺LA-PA/PET/SiO2复合相变纤维的形貌结构和热学性能的影响。SEM观察结果显示,随着纳米SiO2的加入,复合相变纤维表面呈现出光滑的形态特点,纤维直径有所降低;且随着纳米SiO2含量的增加而逐渐减小。DSC分析结果表明纳米SiO2的含量对复合相变纤维的熔化焓值和结晶焓值有一定的影响,对相变温度没有显著性的影响。     

静电纺复合相变纤维的制备与热性能

通过静电纺丝方法成功制备了新型的月桂酸-硬脂酸(LA-SA)/聚对苯二甲酸乙二酯(PET)定形相变复合纤维。场发射扫描电子显微镜(FE-SEM)观察结果显示,随着LA-SA含量的增加,纤维表面的褶皱越来越明显,且纤维直径逐渐增大。差示扫描量热(DSC)分析结果显示,随着LA-SA在纤维中比例的增大,复合纤维的相变温度变化不大,相变焓值逐渐增加。DSC热循环测试结果表明,静电纺LA-SA/PET复合相变纤维是一种相变过程完全可逆的定形相变材料,可以在环境中循环使用。热重(TGA)分析结果表明,LA-SA/PET复合相变纤维分别在135℃～240℃和325℃～500℃温度范围内发生热降解,在相变温度范围(<100℃)内具有良好的热稳定性。     

中空涤纶/不锈钢/竹炭保温透湿材料的开发及性能研究

通过花式捻线方法将中空涤纶、不锈钢长丝和竹炭纤维三种功能性纤维并捻获得复合纱线,利用纱线强度、毛羽和实际捻度测试,得到最佳的纱线纺制参数。并采用最佳工艺参数纺制的包绕纱线进行平纹织物织造,对其织物透湿性、远红外发射率以及保温性能进行测试表征,最终制备一种可用于防寒服的新型保温透湿织物。结果表明,缠绕捻度为上捻度200,下捻度0时,纺制的包芯纱具有最佳捻度。中空涤纶/不锈钢/竹炭织物透湿率为5 184g/(m2·24h),达到透湿织物透湿要求的2倍以上。一至四层织物的远红外发射率均在70%及以上,符合远红外发射率具有功能性结果的范围。织物克罗值达到7.355clo,高于极低温作业穿着克罗值51.6%,可满足极低温环境下的织物保温要求。织物保温率为62.43%,相比于棉、毛等传统纺织原料,织物保温率可以提升2倍以上。     

磁致型聚己内酯/纳米四氧化三铁形状记忆复合电纺纤维的制备与表征

以交联的聚己内酯(c-PCL)作为复合电纺纤维的基体材料,纳米四氧化三铁(Fe3O4)作为添加填料,运用静电纺丝的技术,制备了在交变磁场下回复的形状记忆复合纳米电纺纤维。通过X射线衍射(XRD)、透射电镜(TEM)对制备的Fe3O4纳米颗粒进行了表征;利用扫描电镜(SEM)、差式扫描量热法(DSC)及动态力学分析(DMA)等检测手段对PCL/Fe3O4复合纳米纤维进行了表征。实验表明:粒径为14nm的Fe3O4在电纺丝中均匀分布,制备的复合纳米纤维的转变温度为53℃,在交变磁场中具有较好的形状记忆性能。     

负载纳米银颗粒增强CA-MA/PAN复合相变纤维膜的传热性能

以银纳米颗粒作为传热增强材料制备新型的静电纺聚丙烯腈/纳米银(PAN/Ag-NPs复合纳米纤维支撑膜,以癸酸-肉豆蔻酸(CA-MA)二元低共熔物为固-液相变材料,通过物理吸附法制备CA-MA/PAN/Ag-NPs复合定形相变纤维膜。扫描电子显微镜图像观察显示CA-MA被成功地吸附到静电纺PAN/Ag-NPs复合纤维膜的孔隙网络结构中。DSC测试结果表明添加Ag-NPs对复合纤维膜的储热性能没有显著影响,其相变温度约为10～31℃之间,相变焓值约为131～147kJ/kg。此外,添加10wt.%Ag-NPs后CA-MA/PAN复合纤维膜的储热和放热时间分别缩短了约47%和49%。     

储热调温纤维及织物的制备研究进展

介绍了储热调温纤维及织物的储热调温机理、国内外最新研究进展。讨论了相变材料涂覆法、中空纤维填充法、皮芯复合纺丝法制备储热调温纤维及织物,此外,重点研究了相变材料胶囊复合法包括MicroPCMs涂覆织物、熔融纺制含MicroPCMs的皮芯复合纤维、湿法纺制含MicroPCMs的调温纤维和相变材料胶囊填充织物法制备储热调温纤维及织物,并对各种复合方法优缺点进行了对比。预测了储热调温纤维及织物的发展方向。     

月桂酸/膨胀珍珠岩复合相变材料的制备与热性能研究

以月桂酸为相变材料,膨胀珍珠岩为载质,利用真空吸附法制备出月桂酸/膨胀珍珠岩复合相变材料(LA/EP-PCMs)。通过FT-IR、SEM、DSC、TGA对LA/EP-PCMs的微观结构、相变温度、相变潜热、热稳定性进行表征。结果表明:月桂酸能较好地吸附在膨胀珍珠岩孔隙内,它们之间的化学相容性良好。LA/EP-PCMs中月桂酸饱和含量为65%,此时其相变温度为41.3℃,热焓为110.1J/g。将5%的纳米石墨纤维(NGF)作为添加剂加入到LA/EP-PCMs中,其导热系数由0.09 W/(m·K)提高到0.16 W/(m·K),增长了77.7%。熔融凝固实验表明:掺入NGF将改善复合相变材料的蓄放热能力,其强化导热机理是在相变基体外表面和内部形成了导热网络。     

负载脂肪酸酯的定形相变复合纤维的制备与性能研究

以单硬脂酸甘油酯(GMS)为固液相变材料,以聚对苯二甲酸乙二酯(PET)纤维为支撑材料,通过静电纺丝方法成功制备了新型的GMS/PET定形相变复合纤维。FE-SEM观察显示随着定形相变复合纤维中GMS含量的增加,纤维直径逐渐增大且直径分布更广,纤维交叉点之间也出现粘连。XRD分析结果表明,静电纺丝过程中GMS和PET纤维基体能够很好地结合,由于PET纤维基体的支撑保护作用阻碍了GMS的结晶,导致结晶度下降。DSC分析结果表明,静电纺GMS/PET定形相变复合纤维是一种相变过程完全可逆的储能材料,其相变焓值随着纤维中GMS含量的增加而逐渐增大,相变焓效率85%。在DSC热循环测试过程中定形相变复合纤维的相变温度和相变焓值几乎没有变化,表明了该材料具有良好的热循环稳定性。     

十二酸十二酯/复合聚乙烯醇调温电纺纤维的制备及性能

为改善聚乙烯醇(PVA)对相变材料十二酸十二酯(PCM)的包封稳定性与力学性能,以经戊二醛交联改性的复合分子量共混PVA作为支撑材料、以十二酸十二酯作为相变材料,采用乳液静电纺丝技术制备了PCM/PVA蓄热调温纤维.采用旋转流变仪、扫描电镜、差示扫描量热仪、温度记录仪、热红外成像仪、多功能拉伸仪等研究了O/W型PCM/PVA纺丝液的组成及电纺纤维的表面形貌、储热性能、调温性能和力学性能等.研究结果表明,以不同相对分子质量的PVA1和PVA2共混制备复合PVA,当PVA1与PVA2质量比为3:7,PVA质量分数为14.0％,PCM与PVA质量比为50:100时,PCM/PVA纺丝液具有良好的稳定性和可纺性.电纺PCM/PVA纤维具有良好的蓄热调温性、热循环稳定性、耐水稳定性和力学性能,热处理后PCM/PVA电纺纤维中的PCM几乎无泄露.     

磁控溅射纳米TiO2抗菌PBT/PET面料的制备及性能

采用磁控溅射法制备纳米TiO2抗菌PBT/PET面料,并对其抗菌、服用性能进行分析表征。结果表明,PBT/PET织物TiO2薄膜与纤维表面结合牢度较好,溅射纳米TiO2镀膜PBT/PET织物具有优良的抗菌性,其金黄色葡萄球菌ATCC 6538、大肠杆菌ATCC 8099的抑菌圈宽度分别达到5.61mm和5.52mm。磁控溅射TiO2镀膜PBT/PET织物经洗涤30次和摩擦后6min的织物其抗菌性能稍有下降。经过磁控溅射纳米TiO2镀膜后,抗菌PBT/PET织物的刚柔性、透气性等服用性能没有明显的变化。     

MES/PET定型相变复合纤维的形貌结构及性能分析

通过制备硬脂酸甲酯/聚对苯二甲酸乙二酯(MES/PET)定型相变复合纤维,研究了MES固-液相变材料和PET支撑材料在定型相变复合纤维中的分布结构。结果表明在静电纺丝过程中MES组分作为分散相被随机地分散在PET纤维基体的连续相中,其在PET纤维中的最大负载量为50wt.%;复合纤维中的MES分子与PET分子之间没有发生化学反应,二者具有良好的相容性;MES/PET定型相变复合纤维的融化和结晶温度分别为39.84℃和27.96℃,融化和结晶焓值达到90.43kJ/kg和88.03kJ/kg;由于PET基体比MES分子具有更好的热稳定性,将PET纤维作为MES固液相变材料的支撑材料,有利于改善定型相变复合纤维的热稳定性;随着MES含量的增加,定型相变复合纤维膜呈现脆性断裂特征,其拉伸断裂强度增加。     

石蜡/SiO_2/CuS纳米复合相变材料的制备用于太阳能的光热转换与存储

以石蜡作为相变材料,结合二氧化硅良好的热稳定性、化学稳定性和硫化铜优异的光热转换特性等优点,设计制备出新型"石蜡/SiO_2/CuS"纳米复合相变材料,利用X射线衍射仪、扫描电子显微镜、热重分析仪和差示扫描量热法等分析测试手段对该复合材料的结构和相变储热性能进行表征,并在光照下测试了该复合相变材料的光热转换和热存储效果。结果表明,由于硫化铜的加入,复合相变材料的光热转换性能得到明显提升,这为将来太阳能的光热转换和存储利用提供了新思路。     

磁控溅射法提高定型相变材料的储热和放热速率

首先采用磁控溅射法在静电纺聚氨酯(PU)纤维膜表面沉积纳米银(Ag)导热金属薄膜,并将其作为支撑材料,通过物理吸附法吸附癸酸-月桂酸-肉豆蔻酸-棕榈酸四元低共熔物(CA-LA-MA-PA),制备出新型的CALA-MA-PA/PU/Ag定型相变复合纤维膜。EDX测试结果显示Ag纳米颗粒已经被成功地沉积到静电纺PU纤维膜上。SEM图像显示经过磁控溅射后静电纺PU纤维的直径明显增加,CA-LA-MA-PA四元低共熔物被均匀地吸附到PU和PU/Ag纤维膜的孔隙结构中。热分析结果表明CA-LA-MA-PA/PU/Ag定型相变复合纤维膜的融化温度和融化焓值分别为17℃和94.81kJ/kg。与CA-LA-MA-PA/PU定型相变复合纤维膜相比较,CALA-MA-PA/PU/Ag定型相变复合纤维膜的储热和放热时间分别缩短了约42%和24%。     

静电纺丝聚乳酸/磷酸钙复合纳米纤维的力学性能

运用静电纺丝技术制备了聚乳酸纳米纤维和聚乳酸/磷酸钙复合纳米纤维.对两种电纺纳米纤维的表面形态进行了扫描电子显微镜(SEM)的表征及单轴拉力测试表征.讨论了聚乳酸纳米纤维和聚乳酸/磷酸钙复合纳米纤维的力学性能.结果表明掺加了磷酸钙的聚乳酸纳米纤维的力学性能得到明显提高.     

月桂酸/十四醇纳米复合相变材料的制备及性能研究

选择月桂酸(LA)-十四醇(TD)复合相变材料作为基材,分别以Al_2O_3、Fe_2O_3和CuO纳米颗粒作为添加剂,SDBS为分散剂,制备了LA-TD纳米复合相变材料。从分散剂添加量、超声分散时间、纳米颗粒添加种类和质量分数方面研究了Al_2O_3、Fe_2O_3和CuO 3种纳米复合相变材料的最佳制备条件。在最佳制备条件下,利用导热系数测定仪和DSC测试确定了3种纳米复合相变材料的导热系数、相变温度及相变潜热,并对复合相变材料进行了降温步冷和升温融化实验,研究了纳米颗粒对复合相变材料吸/放热速率的影响。最终确认Fe_2O_3纳米颗粒对LA-TD复合相变材料的传热强化效果最好,1%Fe_2O_3含量的LA-TD纳米复合相变材料的导热系数为0.3319 W/(m·K),较LA-TD纯相变材料提高了36.88%,其相变温度和相变潜热分别为24.76℃和112.61 J/g。纳米颗粒的添加提高了复合相变材料的放热速率,从50～15℃的凝固时间较LA-TD纯相变材料缩短了260 s(7.22%),但纳米颗粒的添加增加了流体粘度,不利于相变融化过程的自然对流。300次的融化/凝固热循环实验表明LA-TD/Fe_2O_3纳米复合材料具有良好的热稳定性。     

ZnS/TiO2聚砜纤维复合材料的制备及其光催化水制氢性能的研究

利用高压静电纺丝制备了具有良好耐光降解性能的羧基聚砜电纺纤维毡,利用其为载体用水热反应法制备了ZnS/TiO2聚砜复合光催化材料,得到了分布均匀的ZnS/TiO2聚砜纤维复合材料。通过X射线衍射、光电子能谱、紫外-可见漫反射光谱、热失重、耐紫外光降解实验对复合材料进行了表征。光催化分解水制氢实验表明:ZnS/TiO2含羧基聚砜纤维复合材料的催化效率高于同等条件下粉体ZnS/TiO2,并且具有很好的重复稳定性。     

利用纳米石墨强化正癸酸-十四醇复合相变材料的导热性能

作为常用的有机相变材料,脂肪酸具有循环熔融/结晶稳定的热性能以及无毒、无腐蚀性等优点,但脂肪酸体系的导热系数(0. 1～0. 3 W·m~(-1)·K~(-1))低,限制了它的工业应用范围。为了提高正癸酸(CA)-十四醇(TA)复合相变材料的导热性能,本实验选用CA与TA物质的量比为7∶3的复合相变材料为基液,通过添加不同质量分数的纳米石墨制备出正癸酸-十四醇/纳米石墨复合相变材料体系。研究发现,当添加纳米石墨的质量分数为0. 1%～0. 9%时,能形成较为稳定的悬浮液。通过SEM、DSC和Hot Disk导热系数测定仪对复合材料的主要热物理性能进行表征,分析结果表明,正癸酸-十四醇/纳米石墨复合相变材料的导热系数相对原基液有较大幅度的提高,而相变潜热和相变温度没有太大变化。当添加纳米石墨的质量分数为0. 6%时,所制备的正癸酸-十四醇/纳米石墨复合相变材料的综合性能最佳,其固态和液态导热系数分别提高了39. 5%、35. 2%,相变温度和相变潜热分别为20. 42℃、154. 25 k J/kg,并且具有良好的热稳定性。