纳米二氧化钛涂覆聚对苯撑苯并二噁唑纤维的制备及其抗紫外光照射性能

针对聚对苯撑苯并二噁唑(PBO)纤维经紫外光照射后强力下降的问题,首先采用氧等离子体对PBO纤维表面进行改性,提高其界面性能;然后在改性PBO纤维表面涂覆纳米TiO₂及有机硅整理剂制备TiO₂/PBO复合纤维;最后对复合纤维的结构和性能进行表征与分析。结果表明:当氧等离子体处理功率为200 W、处理时间为200 s时,PBO纤维表面有凹痕,纤维拉伸强力保持率大于90%,摩擦因数增大16%,接触角减小为52.7°,说明PBO纤维的表面润湿性能增大;当纳米TiO₂与硅烷偶联剂质量比为1∶1时,TiO₂/PBO复合纤维表面有沉积凸起的纳米TiO₂颗粒;用紫外光照射200 h后,TiO₂/PBO复合纤维的断裂强力下降率比PBO原纤减少30%,说明纳米TiO₂涂覆后的PBO纤维抗紫外光照射性能提高。     

偕胺肟化SiO2/聚丙烯腈复合纤维膜的制备及其性能

为构筑具有特殊表/界面性能的膜材料,利用静电纺丝技术制备SiO₂/聚丙烯腈(PAN)复合纤维膜,然后经盐酸羟胺偕胺肟化处理赋予其超亲水及水下超疏油性能。借助场发射扫描电子显微镜、X射线能谱仪、傅里叶变换光谱仪及接触角测试仪等分析了纤维膜的微观形貌、结构和表/界面性质。结果表明:偕胺肟化改性后纤维膜表面有絮状物包覆,盐酸羟胺改性液最佳质量浓度为35~40 g/L,最佳改性温度为60 ℃,偕胺肟化SiO₂/PAN纤维的平均直径为275 nm;改性后纤维膜表面Si和O元素质量分数为2.13%和6.60%,SiO₂锚固在PAN纤维膜表面,且SiO₂/PAN偕胺肟化成功;相比PAN纤维膜,SiO₂/PAN纤维膜在60 ℃偕胺肟化后水润湿时间由5.4 s缩短到0.5 s,且水下油接触角达到(165.2±1)°;偕胺肟化纤维膜断裂强度达4.1 MPa,可满足油水分离的基本要求。     

牛奶蛋白接枝改性对兔毛纤维性能的影响

 为了提高兔毛纤维的表面摩擦因数和拉伸强度,分别以H2SO4和H2O2作为处理剂对兔毛纤维进行预处理,蔗糖脂肪酸酯缩水甘油醚为交联剂,在不同工艺条件下采用牛奶蛋白质对兔毛表面进行接枝改性处理。分析研究了接枝改性前后兔毛纤维表面形貌、摩擦因数、强度等指标。研究结果表明,经过H2SO4预处理后,蛋白质质量分数在10%,交联剂质量分数在1%～1.5%时纤维表面接枝效果最佳,摩擦因数提高能达到40.97%,强度提高能达到4.96%;经过H2O2预处理后的兔毛纤维,其接枝交联的效果相对较差,虽然在蛋白质10%,交联剂1.5%的条件下,其摩擦因数增大32.33%,但是整体而言其强度下降较大,纤维损伤相对严重。     

远红外/抗菌多功能纳米纤维纱线的制备及其性能

将二氧化硅(SiO₂)和氧化锌(ZnO)纳米粒子添加到纺丝液中,利用静电纺丝将SiO₂/ZnO/PU纳米纤维沉积在均匀输送的棉网上,通过传统纺纱工艺制成远红外/抗菌多功能纳米纤维纱线,并对其织物的远红外发射率和抗菌性能进行表征。结果显示：SiO₂和ZnO粒子的协同作用可有效增强织物的远红外发射功能,其发射率随纳米粒子质量分数的增加而升高;质量分数为6%时,纳米纤维纱线具有较好的形貌与力学性能,同时具有较高的远红外发射率和优异的抗菌性能,远红外发射率为0.896,对大肠埃希菌和金黄色葡萄球菌的抑菌率为99.99%。     

SiO2气凝胶/聚酯-聚乙烯双组分纤维复合保暖材料的制备及其性能

为开发综合性能优异的复合保暖非织造材料,以聚酯-聚乙烯(PET-PE)双组分皮芯结构复合纤维为主体,通过热风工艺,采用自然沉降法使SiO₂气凝胶粉末粘附于复合纤维表面,制得SiO₂气凝胶/聚酯-聚乙烯纤维复合非织造材料。对复合非织造材料表面SiO₂气凝胶粉末质量分数、微观结构、保暖性能、压缩回弹性能、拉伸性能、透气性能进行测试与分析。结果表明:SiO₂气凝胶粉末与聚酯-聚乙烯复合纤维可有效结合,SiO₂气凝胶粉末的加入对纤维网具有一定的支撑作用,提升了复合非织造材料的压缩回弹性能、拉伸性能,同时因增加了纤维间静止空气的含量,使复合非织造材料的保暖性能得到提升。     

SiO2原位掺杂聚偏氟乙烯纳米纤维膜的制备及其性能

为提高聚偏氟乙烯(PVDF)的压电性能,以PVDF和正硅酸乙酯(TEOS)为原料,N,N-二甲基甲酰胺(DMF)和丙酮为混合溶剂,利用原位复合溶胶-凝胶法和高压静电纺丝技术制备纳米SiO₂原位掺杂PVDF复合纳米纤维膜,并分析纳米纤维膜的表面微观形貌、化学结构、力学性能以及压电性能等。结果表明:复合纳米纤维膜的面密度与厚度随TEOS质量的增加而增加;静电纺丝使PVDF中部分α相转变为β相,纯PVDF纳米纤维膜的β相含量是PVDF粉末的1.54倍,为(31.42±0.62)%;且原位掺杂SiO₂后β相含量进一步提高,拉伸强力与输出电压均呈先增大后降低的趋势,当TEOS质量为1.643 g时PVDF纳米纤维膜β相含量最高为(42.59±0.62)%,原位掺杂PVDF纳米纤维膜拉伸强力最大为(8.03±0.19) N,输出电压最高为(2.33±0.13) V。     

可降解型PHBV/PBAT/TiO2抗菌纳米纤维膜制备

为制备一种可生物降解型抗菌纳米纤维膜,对PHBV与PBAT混纺纺丝液的质量分数和质量比以及加入抗菌剂纳米TiO₂的质量分数进行探究。通过扫描电子显微镜、傅立叶红外光谱、差示扫描量热分析、力学性能测试和亲水性能测试,结果表明,PHBV/PBAT质量比为50∶50、质量分数为13.0%时纳米纤维膜具有良好纤维形态并具备一定的力学性能和疏水性。其中添加1.0%的TiO₂的PHBV/PBAT/TiO₂纳米纤维膜的断裂伸长率由137.5%增加到203.1%,并且疏水性显著提高。抗菌结果表明,其具有优异的抗菌性能,对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌的抑菌率高达98.0%以上。     

聚丙烯腈/BaTiO3复合纳米纤维过滤膜的制备及其性能

为制备高效低阻的纳米纤维过滤膜,将无机驻极体BaTiO₃纳米颗粒加入聚丙烯腈(PAN)溶液中,利用静电纺丝方法制备PAN/BaTiO₃复合纳米纤维过滤膜,对其表面形貌、化学结构、水接触角、力学性能和过滤性能进行分析。结果表明:PAN/BaTiO₃纳米纤维的直径比纯PAN纳米纤维略有降低,且BaTiO₃纳米颗粒均匀地分散在纤维内部;与纯PAN纳米纤维膜相比,PAN/BaTiO₃复合纳米纤维过滤膜的水接触角更大,抗污染能力更强,拉伸强度最高增加了75.5%;当BaTiO₃质量分数为0.75%时,PAN/BaTiO₃复合纳米纤维过滤膜的过滤效率为98.9%,阻力压降为42.7 Pa, 品质因子为0.105 6,其中静电吸附作用占总过滤效果的36.2%,该纤维膜过滤性能最好,且具有一定的循环使用性能。     

纳米二氧化硅改性黄麻非织造布的拒水性能

为赋予黄麻纤维较好的拒水性能,采用正硅酸乙酯(TEOS)为反应前驱体,通过溶胶凝胶法在黄麻非织造布表面附着纳米SiO₂颗粒,再以5%十八烷基三氯硅烷(OTS)的正己烷溶液进行疏水改性。研究了TEOS、无水乙醇、浓氨水和去离子水的浓度以及反应温度和时间对制备的纳米SiO₂颗粒粒径大小的影响,分析纳米SiO₂颗粒在黄麻非织造布表面的附着情况。结果表明：TEOS、无水乙醇用量和反应时间的增加使SiO₂粒径增大,反应温度升高使SiO₂颗粒粒径减小。去离子水、氨水用量的增加都会影响SiO₂颗粒粒径,使其呈现先增加后减小的趋势。经试验优化,TEOS、无水乙醇、浓氨水、去离子水用量分别为13.5、225、9、90 mL,反应时间为6 h,反应温度为20℃时,纳米SiO₂颗粒粒径均值为260 nm。SiO₂颗粒在纤维表面分布均匀,接触角从未改性前的85.1°提高至129.9°,黄麻非织造布具备了拒水性能。     

纳米SiO_2改性聚丙烯薄膜的制备及力学性能研究

为了提高聚丙烯薄膜的力学性能,研制了一种纳米Si O2改性剂,采用熔融共混法将纳米改性剂填充到聚丙烯树脂中,流延、双向拉伸制备聚丙烯/纳米Si O2复合薄膜,并对其拉伸性能、穿刺性能等力学性能及阻隔性能(透湿)进行测试。结果表明,当纳米Si O2质量分数为0.8%时,改性薄膜的拉伸强度较未改性薄膜提高18%,杨氏模量提高58%,断裂伸长率提高65%。     

纳米二氧化硅改性藻多糖与壳聚糖复合膜的性能研究

为开发具有良好性能的藻多糖-壳聚糖复合膜(PSP/CH-film),本研究将纳米SiO2与PSP/CH-film进一步复合,制备成纳米SiO2改性藻多糖-壳聚糖复合膜(SiO2/PSP/CH-film),研究不同质量含量和不同粒子直径的纳米SiO2对SiO2/PSP/CH-film的结构、物理性能、机械性能、抑菌性和生...     

纤维素/碳纳米管复合纤维的制备及其功能化应用

针对导电材料填充纤维素复合纤维的强度与导电性能难以兼顾的问题,利用羧基改性碳纳米管能较好地分散在水中,以及低温(-10℃)条件下氢氧化钠/尿素溶液能较好地溶解纤维素这个特性,制备了纤维素/碳纳米管复合纺丝液,然后通过湿法纺丝制备了含有不同质量分数碳纳米管的复合纤维,对复合纤维的微观结构、力学性能以及电学性能进行表征。结果表明：由于纤维素与碳纳米管之间的强相互作用以及碳纳米管的取向,使复合纤维具有良好的力学性能和导电性能,当碳纳米管质量分数为20%时,复合纤维的断裂强度为165 MPa,电阻为3 kΩ;当电压升高到30 V时,复合纤维的温度在15 s内可上升到62.3℃,且吹气和浸入水中都能产生规律的电阻变化。     

超临界CO2流体处理时间对二醋酯纤维结构与性能的影响

为将超临界CO₂流体应用于二醋酯纤维的功能化加工,赋予二醋酯纤维高附加值,借助扫描电子显微镜、傅里叶红外光谱仪、X射线多晶衍射仪、热重差热分析仪、万能材料试验机探讨了超临界CO₂流体处理时间对二醋酯纤维表观形态、化学结构、聚集态结构及热性能和拉伸断裂性能的影响。结果表明:经超临界CO₂流体处理60、90、120 min后,二醋酯纤维表面颗粒状杂质被去除,其分子链排列规整度下降,结晶度由未处理纤维的39.41%分别下降至35.33%、31.57%、36.10%,纤维断裂强力呈先下降后增加趋势;当处理时间为120 min时,二醋酯纤维分子链间氢键作用强度略微降低,其熔点基本不变,高温下纤维质量损失率由未处理纤维的89.52%增加至95.66%。     

艾草改性竹浆纤维的形态结构及其性能研究

采用不同浓度的H2SO4和Na OH溶液对艾草改性竹浆纤维和竹浆纤维进行处理,研究酸、碱处理对纤维的回潮率和拉伸性能的影响。结果表明:艾草改性竹浆纤维的回潮率大于竹浆纤维,但其断裂强度和断裂伸长率均小于竹浆纤维;2种纤维的回潮率均随H2SO4体积分数的增加而增大,而随Na OH体积分数的增加而减小;断裂强度和断裂伸长率均随H2SO4和Na OH体积分数增加而呈现下降趋势;回潮率和断裂强度受Na OH体积分数的影响较大,耐碱性较差,因此2种纤维应当尽量避免碱处理。     

石墨烯纤维的湿法纺丝制备及其性能

为制备兼具导电性和柔韧性的石墨烯纤维,首先采用改进的Hummers法制备氧化石墨烯,然后以氧化石墨烯溶液为纺丝液,CaCl₂的乙醇溶液为凝固浴,通过湿法纺丝后经氢碘酸还原制备得到石墨烯纤维;并以羧甲基纤维素为交联剂对石墨烯纤维进行改性处理,得到交联石墨烯纤维。最后对2种石墨烯纤维的表面形态、导电性和力学性能进行测试与分析,并初步应用。结果表明:制备的氧化石墨烯含氧量为31.37%,单片层厚度为0.88 nm;2种石墨烯纤维表面均较光滑,交联石墨烯纤维内部片层排列更加紧密,其电导率达124 S/cm,与交联前的石墨烯纤维相差不大,但拉伸强度由交联前的120 MPa增加至179 MPa;单根交联石墨烯纤维作为电路导线可点亮灯泡,且可任意弯曲打结编织成花瓣及平纹网状结构。     

聚酯/二氧化硅/橙活性成分改性纤维的制备及其性能

为解决天然活性成分改性聚酯纤维生产过程中,天然成分不耐高温易损失导致功能下降的问题,通过分子巢技术将超临界CO₂萃取获得的橙活性成分装载入介孔SiO₂载体中,进而制备具有良好抑菌、抗病毒效果的聚酯/二氧化硅/橙活性成分改性纤维。对改性纤维的形貌结构、化学结构、力学性能、活性成分含量、抗菌性能和抗病毒性能等进行测试与分析。结果表明:制备的介孔SiO₂的尺寸为(100±5) nm,比表面积为729.7 m²/g,平均孔径为 2.55 nm;聚酯/二氧化硅/橙活性成分改性纤维的断裂强度为3.22 cN/dtex,纤维中橙活性成分柚皮甙含量为(0.41±0.05) mg/kg,抑菌率大于或等于91%,抗病毒率大于或等于99%,均显著优于普通聚酯纤维(p<0.01)。