燃料电池用碳纸的制备及其石墨化研究

以聚丙烯腈（PAN）基碳纤维无纺布为骨架,通过酚醛树脂乙醇溶液浸渍、模压和碳化,再经不同温度石墨化处理,制备了燃料电池用碳纸。通过现代分析仪器表征碳纸原纸的微观形貌、平面方向电阻率、孔隙分布、拉伸强度等指标,探讨石墨化温度对碳纸原纸各项性能的影响。结果表明,在石墨化处理过程中,大块聚集且杂乱无章的树脂炭能够逐渐收缩到碳纤维表面及碳纤维与碳纤维的交结点上,获得较完美的石墨晶体结构。石墨化温度需大于2000℃,才能获得具有较好性能且满足应用要求的碳纸原纸。当石墨化温度为2000℃时,碳纸原纸的平面方向电阻率为19.0 mΩ·cm,拉伸强度达17.8 MPa,孔隙率达79.15%。     

燃料电池用PAN/Lyocell复合碳纤维纸的制备与性能研究

本研究以Lyocell纤维为增强纤维、PAN短切碳纤维为主体纤维,制备燃料电池气体扩散层用复合碳纤维纸（简称碳纤维纸）,探究了磨浆强度对Lyocell纤维浆料和纤维特性的影响,分析了Lyocell纤维的添加对碳纤维的分散性与碳纤维纸的强度性能、透气性能、导电性能的影响。结果表明,Lyocell纤维的添加有效提升了碳纤维的分散性能,提高了碳纤维纸前驱体（CPP）的匀度指数和强度性能,改善了碳纤维纸的强度性能、透气度和导电性能,当碳纤维与Lyocell纤维质量比为7∶3时,碳纤维纸的性能最佳,拉伸强度为14.3 MPa,抗弯强度为5.9 MPa,透气度为248 mm/s,平面电阻率为5.48 mΩ·cm。     

碳纤维长度对三层梯度孔碳纸性能的影响研究

为研究不同长度的碳纤维配抄制备的梯度孔碳纸性能,本研究选取3种长度(2、4和8 mm)的碳纤维原料,探讨不同分散剂类型和纤维长度配比对单层碳纸和三层梯度孔碳纸的匀度、电阻率、抗张强度、孔隙率和透气度的影响。结果表明,卡波姆(Carbomer)作为分散剂得到的碳纤维分散效果最佳,分散稳定性指数为4.04。匀度指数在10～13之间的单层碳纸性能较好,其电阻率为90 mΩ·cm,抗张强度为0.250 kN/m,孔隙率为92%,透气度为1 200 L/(m2·s)。与单层碳纸相比,三层梯度孔碳纸的抗张强度(0.410 kN/m)和透气度(1 230 L/(m²·s))有所增加,且碳纤维长度配比对三层梯度孔碳纸的孔隙形貌影响显著;长度4和8 mm的碳纤维配抄制备的三层梯度孔碳纸的性能优于其他2组(2和4 mm配抄及2和8 mm配抄),其电阻率低至19.53 mΩ·cm,孔隙率为92%。     

高导电、导热碳纸的制备及性能表征

为了提高碳纸的导电、导热性,采用电阻小且导热系数高的中间相沥青基碳纤维为原料,部分替代聚丙烯腈基碳纤维以制备碳纸;研究了中间相沥青基碳纤维不同添加比例对碳纸的微观形貌、结晶结构及导电、导热性能的影响。结果表明,随着中间相沥青基碳纤维添加比例的提高,碳纸的石墨化度明显提升,导电、导热性能显著增加。当中间相沥青基碳纤维与聚丙烯腈基碳纤维的质量比为3∶7时,经过石墨化的碳纸石墨化度为97.4%,与石墨化后纯聚丙烯腈基碳纸相比,电阻率由6.80 mΩ·cm降低至4.37 mΩ·cm,降低了35.7%;垂直表面的导热系数由0.084 W/(m·K)提高到0.159 W/(m·K),提高了88.8%。     

浸渍热压工艺对碳纸结构性能的影响及机理研究

本研究通过探究碳纸浸渍和固化过程中酚醛树脂的分布及形态结构,研究浸渍热压工艺对碳纸性能的影响。结果表明,当浸渍时间为4 min,浸渍液浓度为11%时,预固化后碳纸中所含的树脂最多,浸渍量可达154.9%。当热压温度为160℃,热压时间为20 min,热压压力为3.0 MPa时,制备的碳纸热压纸性能最好,电阻率仅27.1 mΩ·cm,抗张强度达103.9 N/cm。     

两亲改性碳纤维制备质子交换膜燃料电池用碳纸的研究

为了提高短切碳纤维在水中的分散性及碳纤维与后期浸渍树脂的相容性,对碳纤维进行了两亲表面处理:首先通过氧化处理使其获得亲水性官能团—OH及—COOH,在此基础上进一步接枝亲油基团,以获得两亲碳纤维,并将其制备碳纸。结果表明,两亲处理的碳纤维表面—OH含量可达8. 2%。在碳纤维表面改性过程中,铬酸氧化在提高碳纤维表面亲水性官能团的同时会降低碳纸的抗张强度;而接枝亲油性官能团能提高碳纤维与树脂的黏结能力,部分弥补了表面处理所造成的负面影响;碳纤维与树脂黏结力的提高有利于碳纸导电性的提高,两亲改性碳纤维制备的碳纸与未处理碳纤维制备碳纸相比电阻率降低了31. 4%,达到10. 5 mΩ·cm。     

有机溶剂对PVA/PEDOT:PSS导电纤维性能和结构的影响

采用湿纺工艺成功制备了聚(3,4-乙撑二氧噻吩)-聚(苯乙烯磺酸)(PEDOT:PSS)和聚乙烯醇(PVA)导电纤维,选用不同有机溶剂如乙二醇(EG)、二甲基亚砜(DMSO)、N,N-二甲基甲酰胺(DMF)、丙酮对导电纤维进行掺杂,以改善其性能。探究掺杂溶剂对PVA/PEDOT:PSS导电纤维结构和性能的影响。结果表明,掺杂EG的导电纤维表现出良好的导电性,电阻率由4.7×107Ω·cm下降到3.2×105Ω·cm;拉伸强度升高到(34.0±0.5)MPa,断裂伸长率升高至25.9%;表面沟槽和凹陷数量减少,较为光滑。     

基于GA-BPNN算法的碳纸原纸性能指标建模预测研究

本研究通过改变碳纤维长度、碳纤维占比、分散剂用量等工艺参数,制备不同碳纸原纸,探究不同工艺参数对其抗张强度、孔隙率、透气性、电阻率的影响,采用遗传算法改进反向传播神经网络算法（GA-BPNN算法）,构建了碳纸原纸性能预测模型。结果表明,碳纤维长度与碳纸原纸抗张强度、孔隙率、透气性呈正相关,与电阻率呈负相关;碳纤维占比与碳纸原纸抗张强度呈负相关,与孔隙率、透气性、电阻率呈正相关;分散剂用量与碳纸原纸抗张强度、电阻率呈正相关,与孔隙率、透气性呈负相关;碳纸原纸抗张强度、孔隙率、透气性、电阻率预测模型平均相对误差（MRE）分别为5.49%、5.75%、5.21%、5.54%,预测模型MRE均小于10%,与实验得到的工艺参数对碳纸原纸性能的关系趋势一致。     

AF-PDA@h-BN二元纸基复合材料导热绝缘性能的研究

以芳纶沉析纤维(AF)为基体,盐酸多巴胺(DA)改性的六方氮化硼(h-BN)为导热填料,采用真空辅助抽滤的方式制备了AF-PDA@h-BN二元纸基复合材料。通过X射线能谱仪(EDS)、激光显微拉曼成像光谱仪和傅里叶变换红外光谱仪(FT-IR)分析了PDA@h-BN的结构。通过扫描电子显微镜(SEM)观察了PDA@h-BN在纸基复合材料内部的分布;通过体积电阻率测试仪和导热系数测试仪分别对纸基复合材料的绝缘性能和导热性能进行了分析表征。结果表明,h-BN被DA成功改性;当PDA@h-BN的用量为15%时,原纸的导热系数从0.12 W/(m·K)上升至0.33 W/(m·K),增加幅度为175%;同时,二元纸基复合材料的体积电阻率随着PDA@h-BN用量的增加而逐渐增加,由原纸的4.63×10~(13)Ω·m上升至5.60×10~(14)Ω·m,表明制备的二元纸基复合材料具有优异的导热绝缘性能。     

改性酚醛树脂对芳纶1414纸基复合材料的增强作用

树脂增强是一种有效增强对位芳纶纸的方法。而增强树脂本身特性以及与纤维基体之间的相容性和黏结性是该增强技术的关键所在。针对对位芳纶纸的增强特性,本试验选用3种改性酚醛树脂增强剂制备芳纶1414特种纸基材料,初步探讨浸渍树脂特性、浸渍方式及固化工艺对纸页机械强度和介电性能的影响。在优化条件下增强制备的特种纸基材料各性能指标分别为:抗张指数109·75N·m·g-1,撕裂指数25·38mN·m2·g-1,拉伸率1·91%,耐压强度21·15kV·mm-1。     

转杯纺纱机纺纱器给棉板加压片弹簧压力探讨

为保证转杯纺纱机给棉板和给棉罗拉对棉条具有一定的握持力,确保棉条被分梳辊匀速抓取并且不损伤棉纤维,介绍给棉板加压弹簧的结构、作用,分析影响其压力的因素并进行测试。指出:影响纺纱质量的主要因素是转杯、假捻盘、分梳辊以及给棉板与给棉罗拉对纱条产生的握持力;试验表明配置苏拉式纺纱器时,在加压片弹簧其他尺寸不能改变的条件下,厚度为A_0~(+0.2)mm的片弹簧对纱条产生最佳握持力,能保证纱条均匀输送给分梳辊抓取且分梳充分,从而消除因压力问题产生的条干不匀和粗细节,提高成纱质量。     

锭子弹性管螺旋槽弹性的探讨

从理论和实验数据两方面分析讨论了弹性管材料及结构参数对其弹性的影响 ;同时讨论了加工工艺对弹性管弹性的影响 ,以及弹性管设计开发的方向     

微胶囊抗氧化剂对油脂稳定性作用的研究

油脂的稳定性是保证油脂及富含油脂食品卫生质量的重要因素。研究了抗氧化剂BHA、TBHQ 和微胶囊抗氧化剂的抗氧化性能,证明后两者对油脂均有显著的抗氧化作用。但只有微胶囊抗氧剂在高温油炸下仍有较满意的抗氧化效果,能使油脂的使用寿命延长4倍以上。微胶囊抗氧剂可提高产品的热稳定性,还可通过各抗氧剂单体之间以及与金属离子螯合剂之间的协同增效作用,使油脂抗氧化能力显著提高,是应用于油脂及高温油炸食品的一种较安全、高效和成本较低的油脂抗氧剂。     

蛋白酶对韧性饼干品质的改良作用

在低筋粉中分别添加不同比例的木瓜蛋白酶(PAP)、中性蛋白酶(NEP)、菠萝蛋白酶(BRP)制作饼干,以添加焦亚硫酸钠(SMS)和半胱氨酸(CYS)的饼干为对照,将比容、质构、色度作为评价指标,研究不同蛋白酶对饼干品质的改良作用及差异。试验结果表明,3种蛋白酶均能增大饼干比容、改良饼干质构,且PAP的效果最优。当添加量相同时,PAP对饼干品质的提升效果优于SMS与CYS,NEP与BRP效果弱于SMS对照组,但优于CYS对照组。面团流变、面粉溶剂保留率、面筋蛋白分子量分布研究表明蛋白酶添加改良饼干品质的主要原因是酶有效降低了面筋蛋白中谷蛋白大分子聚合体的含量,从而弱化了面筋,与SMS或CYS弱化面筋的方式存在本质差异。     

印刷机滚筒轴向串动测试方法研究

印刷滚筒采用斜齿轮传动是现代印刷机的基本要求,传动过程中必然在轴线方向产生一个分力,这个分力会使滚筒在轴向方向上产生一个较小的位移,即轴向串动。印刷过程中,滚筒的轴向位移量过大或过小,都会对印刷品产生不不良影响。同时,滚筒的轴向串动量是鉴定印刷机性能的重要指标之一。现代高速印刷机,对机械性能和滚筒的轴向串动量要求越来越高。为了解决在高速运转情况下,有效地掌握和控制滚筒轴向串动量,采用了激光多普勒测振仪,测试并分析各滚筒轴向串动量。以某四色印刷机作为测试对象,通过合理地在滚筒上选定测点,采集了的橡皮滚筒、压印滚筒及传纸滚筒的轴向振动信号,并通过求积分,得到各滚筒的在不同速度下的轴向串动量,并进行了分析,说明印刷速度越高,同种滚筒的轴向串动量越大,表明串动量的大小跟印刷速度有关。在相同速度下,橡皮滚筒与压印滚筒、传纸滚筒的串动量差距较大,表明滚筒串动量大小跟滚筒的装配结构有关,测试结果与滚筒的实际结构和装配情况一致,可作为控制串动量大小的依据。     

乳酸链球菌素对酸奶品质影响的研究

将Nisin按不同浓度的添加量添加到牛乳中制成酸奶,测定酸奶在发酵过程及4℃贮存过程中的酸度、粘度、pH、乳酸菌活菌数、霉菌以及酵母菌的变化趋势。结果表明,添加Nisin可有效抑制酸奶的后酸化,酸奶在保质期内酸度变化在68～78°T之间,pH在4.33～4.53之间,乳酸菌活菌数在2.1×106～2.08×108CFU/mL之间。添加Nisin延长了酸奶的发酵时间,酸奶在保质期内粘度较低,在抑制霉菌和酵母方面无差别。Nisin含量为60IU/mL时对酸奶品质影响不明显,可有效抑制酸奶后酸化进程,延长酸奶保质期。     

功能纤维在鞋类应用中的研究

通过对各种功能纤维的性能进行分析，结合不同鞋类代用革材料的应用，提出了鞋类功能纤维的应用规律和开发思路。     

纤维素酶对大曲酒风味物质影响的探讨

探讨了固态发酵工艺中纤维素酶对大曲酒中醛、醇、有机酸、酯等风味物质的影响.结果表明,发酵酒醅中纤维素酶添加量为10FPU/kg(糟)时,所产酒的醛类物质、杂醇油含量最低,而四大乙酯及丙酸乙酯含量较高,对应酸的含量也高.当纤维素酶添加量为30FPU/kg～50FPU/kg(糟)时,所产酒的风格突出、口感较好.     

壳聚糖对大豆球蛋白聚集情况影响的研究

研究了不同pH和离子强度条件下,壳聚糖对大豆球蛋白(11S)聚集情况的影响作用。研究发现:添加壳聚糖可以显著抑制大豆球蛋白(11S)在其等电点区域(pH5.0)的聚集情况,并且通过粒度与ζ-电位的测试发现壳聚糖与大豆球蛋白(11S)的作用方式是静电相互作用。在0.1wt%壳聚糖存在时,大豆球蛋白(11S)溶液的等电点从pH5.09改变为pH7.81。而NaCl的存在会屏蔽壳聚糖的正电荷,从而减弱静电相互作用,使体系的聚集情况增加。在一定的pH和离子强度下,壳聚糖对大豆球蛋白的热诱导聚集同样有抑制作用。     

压延辊表面面带黏附行为的研究

工业化生产是面食制品加工的重要发展方向,压延辊是面食加工装备的重要部件,防止面带在压延辊表面黏附是面食装备高效与高可靠性运行的重要技术。为解决面带黏附问题,本文首先综述了面团粘性的产生机理和影响因素,认为面团的持水能力是调控面团粘性的一个主要因素。然后归纳了面团黏附的三种形式,着重分析了压应力对黏附效果的影响,认为压应力使面团组织致密化的同时,也显著增加了面团与界面处的真实接触面积。最后对比分析涂层的综合性能(机械性能和疏水性能),认为低表面能的无机材料是当前在压延辊表面构建防粘涂层的理想选择。