高耐热聚酰亚胺纤维的制备及其性能

为进一步提升聚酰亚胺(PI)纤维的耐热性能,以全刚性的二酐和二胺合成了可纺性良好的聚酰胺酸纺丝液,通过干法纺丝方法以及高温热环化和热牵伸处理制备了力学性能优良的PI纤维,对PI纤维的热性能和机械性能进行分析。结果表明:所制备的PI纤维具有优越的热稳定性,二酐和二胺内部结构中的全刚性链结构苯环密度大,使PI纤维的化学结构稳定;在氮气氛围下,PI纤维质量损失5%和最大质量损失温度分别达600 和649 ℃,PI纤维的拉伸强度为2.1 GPa,在温度为300 ℃分别热老化处理24、48和72 h后,其拉伸强度保持率可分别达到99.8%、87.3%和76.3%;同时,PI纤维具有优异的尺寸稳定性,在50~350 ℃范围内,其热膨胀系数为 -9.1 μm/(m·℃)。     

含磷聚酰亚胺纤维及其热性能

通过双(3-氨基苯基)甲基氧化磷与4,4’-(4,4’-异亚丙基二苯氧基)双(邻苯二甲酸酐)的缩聚反应合成含磷聚酰亚胺,使用FTIR和NMR对含磷聚酰亚胺进行了化学表征,同时,研究了不同参数对含磷聚酰亚胺流变性能和热性能的影响。通过静电纺丝高黏度含磷聚酰亚胺溶液来制备亚微米或纳米级纤维,随着含磷聚酰亚胺溶液浓度从10%增加到24%,静电纺丝纤维的直径从58n m增加到347nm;并使用Friedman和Ozawa-Flynn-Wall方法对含磷聚酰亚胺热降解的等转化率动力学进行分析,同时利用热重分析仪-傅里叶变换红外光谱(TGA-FTIR)和裂解气相色谱质谱(Py-GC-MS)对提出的含磷聚酰亚胺的热降解机理进行验证。结果表明,含磷聚酰亚胺主链的降解过程较为复杂,主要是醚基,烷基,酰亚胺基,芳香基等较弱化学键最早开始断裂。使用扫描电子显微镜(SEM)分析来自TGA实验的含磷聚酰亚胺纤维的残炭,发现残炭呈现出致密的结构且表面具有均匀分散的磷原子。     

静电纺丝聚合物纳米纤维力学性能表征及凝聚态结构研究进展

聚合物纳米纤维由于其独特的纳米结构和性能特征,在膜材料、生物医用材料等领域具有广阔应用前景。静电纺丝技术是制备聚合物纳米纤维的最有效方法,已获得了广泛应用。作为纤维材料,力学性能是其最重要的物理性能之一。然而,因其尺寸极其微小,聚合物纳米纤维力学性能表征非常困难。近十多年来,科学家开展了系列研究,获得了关于静电纺丝聚合物纳米纤维结构与力学性能的重要研究成果。由于纳米受限等的影响,静电纺丝纳米纤维具有与普通纤维不同的力学性能特征与凝聚态结构。文章综述了表征单根聚合物纳米纤维力学性能的方法,总结了纳米纤维力学性能与其尺寸的依赖关系,简要介绍了描述静电纺聚合物纳米纤维聚集态结构模型,并对纳米纤维结构与性能关系研究进行了展望。     

丝素/聚己内酯纳米纤维膜结构与力学性能的研究

利用高压静电纺丝技术制备丝素(SF)/聚己内酯(PCL)纳米复合纤维膜。通过热场发射扫描电镜、傅里叶红外光谱、广角X-射线衍射和力学拉伸的方法表征了纳米纤维膜的结构与力学性能。结果表明:随着纺丝液浓度的提高,纤维直径增大,在电纺液浓度为20%时,纳米纤维网中纤维形态清晰、直径分布较均匀、成膜性较好;随着溶质中丝素含量的降低,纳米纤维膜的力学拉伸性能由硬而脆向软而弱转变,在SF含量达到50%时,纤维膜的力学性能已得到较好改善;甲醇可诱导SF的分子构象从无规卷曲和SilkⅠ转变为SilkⅡ;纳米纤维膜中纤维呈无规则排列,双轴力学拉伸表现为各向同性。     

熔纺非晶长丝的性能和应用前景

大多数商业合成纤维通过高分子纺丝并经牵伸形成半晶结构。由于非晶纤维强度有限,因此通常首选结晶度高的纤维。非晶聚合物因具有高透明度和低双折射率的出色特点而应用于光学领域。探究了非晶聚合物的高速熔融纺丝和拉伸,分析所获纤维的力学性能,尤其是弯曲回弹率。弯曲回弹率是制备可用于生产织物的透光聚合物纤维的关键性能。     

干法纺丝制备高弹性模量的耐纶6纤维

耐纶6用甲酸和氯仿混合溶剂进行溶液干法仿丝,然后再在200℃～240℃下热拉伸可以得到拉伸强度为1GPa、初始模量为16～19GPa 的耐纶6长丝。耐纶6纤维的拉伸强度和弹性模量主要取决于拉伸比,聚合物的分子量,纺丝溶液中聚合物的浓度以及纺丝     

拉伸对熔纺聚乙烯醇/磷虾蛋白纤维性能的影响

采用磷虾蛋白(AKP)水溶液对聚乙烯醇(PVA)进行溶胀,弱化PVA的分子内或分子间作用,熔融纺丝制备了PVA/AKP初生纤维。再对PVA/AKP纤维进行水浴拉伸,拉伸倍率为1.2～1.8倍。利用傅里叶红外光谱(FT-IR)、扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射(XRD)、差示扫描量热仪(DSC)等研究了拉伸倍率对PVA/AKP纤维的氢键、表面形态和断面结构、结晶性、热性能的影响。结果表明:拉伸后的PVA/AKP纤维高分子链发生取向诱导结晶,高分子链排列更加规整有序,结晶性能和热稳定性均提高;吸水性和溶胀性能减小,当拉伸倍率为1.8倍时,吸水率为8.9%,比未拉伸的纤维减少了18.3%;断面结构更加紧凑,手感和柔顺性优于PVA纤维。     

乙烯-四氟乙烯共聚纤维的性能

为实现乙烯-四氟乙烯(ETFE)共聚纤维工业规模开发,通过熔融纺丝法制备了ETFE共聚初生纤维,并将初生纤维在150℃条件下通过电子拉伸试验机进行定长拉伸,得到拉伸比为100%和200%的纤维。利用热重分析仪、差示扫描量热分析仪、X射线衍射仪、动态热机械分析仪和电子拉伸机等分别测试了纤维的热性能、结晶结构、力学性能。测试得出:ETFE共聚热分解温度约为477℃;不同拉伸倍率纤维的熔融温度均保持在259℃左右;拉伸200%纤维断裂强度约为160 MPa,是初生纤维的3倍。结果表明:随拉伸倍率的提高,ETFE共聚纤维玻璃化转变温度提高9℃,结晶度和晶区取向度分别提高了10.2%和5.5%;经浓硫酸、氢氧化钠溶液、丙酮和次氯酸钠试剂处理后各纤维断裂强度均无明显变化,表现出良好的耐化学试剂性能。     

高强有机合成纤维的结构形成

 对典型刚性结构的对位芳酰胺纤维和柔性结构的超高分子量聚乙烯纤维的结构特征及其形成过程进行分析,特别是纺丝及热处理工艺对纤维结构变化的影响,认为有机合成纤维高强化,应使纤维在结构上满足以下2个特征：高取向度和高结晶度;聚合物分子链能够充分伸展形成伸直链结晶。同时,介绍了PPTA纤维和UHMWPE纤维的目前进展情况。提出能够形成高取向、高结晶度且分子链充分伸直结构的聚合物,可以通过控制纺丝和热处理工艺制造出高强纤维。     

γ射线辐照改性蚕丝的性能与结构研究

为改善蚕丝纤维的性能,利用γ射线辐照来改性蚕丝.通过多种表征方法研究辐照后蚕丝结构与性能的变化关系,结果表明:随剂量的增加,γ射线辐照后蚕丝的拉伸强度、断裂伸长率降低.同剂量下,空气气氛下辐照后蚕丝的拉伸强度、断裂伸长率低于真空辐照后蚕丝的拉伸强度、断裂伸长率.利用XRD分析表明:辐照后蚕丝的结晶结构未发生变化.随剂量的增加,γ射线辐照后蚕丝热性能降低.     

高性能聚酰亚胺纤维及其可织造性能

为推进高性能聚酰亚胺纤维在纺织材料领域的应用发展,分析了5 种商业化聚酰亚胺纤维的微观结构和力学性能,并通过全自动剑杆小样织机对其可织造性能进行了研究。借助红外光谱仪、X 射线衍射仪、扫描电子显微镜、纤维强伸度仪和纱线抱合力机对纤维的结构和性能进行表征。结果表明：5 种聚酰亚胺纤维中强度及模量最高纤维的亚胺化程度为97.26%,结晶度为19.27%,取向度为0.92,以上结构参数赋予其优异的力学性能,其强度和模量分别为2 239.24 MPa 和56.62 GPa,但伸长率较小,仅为4.03%;该纤维表面光滑、致密、具有明显的原纤结构,但耐磨性差,对其织造性能和织物表观形貌具有一定影响。     

聚酰亚胺纤维的耐化学腐蚀性研究

根据高温烟气过滤中易出现的烟气低温结露形成酸碱性液体腐蚀滤料的情况,采用硫酸、盐酸、硝酸、氢氧化钠等化学试剂,分别对聚酰亚胺(PI)纤维进行酸碱腐蚀性试验,并对其进行性能表征。试验结果表明:PI纤维耐硫酸性能较好,耐硝酸次之,耐盐酸最差;PI纤维耐碱性能差;随着处理时间延长、溶液质量分数增加、温度升高,PI纤维的力学性能变差,纤维表面变粗糙。     

服用聚酰亚胺纤维织物的热学性能

为研究聚酰亚胺纤维作为纺织服用纤维的热舒适性能,分别以聚酰亚胺纤维和聚酰亚胺针织物为研究对象,通过热重分析仪研究纤维的热力学特征,并对纤维的耐热性能进行测试,同时讨论织物结构对聚酰亚胺针织物阻燃性、保暖性及透气性能的影响。结果表明：可服用聚酰亚胺纤维有较好的耐热性能,在570℃左右开始发生热分解,在200℃下强度损失率较低,处理1.5 h后纤维强度仍可保持原纤维强度的80%左右;聚酰亚胺纤维织物有较好的阻燃性能,其极限氧指数均大于45%,且随织物面密度的增加,阻燃性增强;聚酰亚胺织物的保暖性受织物结构影响较大,对于结构稀松的织物,随透气量的增加保暖性不断下降,同时还受织物厚度的影响,在一定条件下,厚度对织物保暖性的影响起主导作用。     

PSA和PPS耐高温纤维的结构与性能研究

通过红外光谱仪和X-射线衍射仪测定芳砜纶(PSA)纤维和聚苯硫醚(PPS)纤维的微观结构,用热分析仪测定两者的热分解温度,通过Instron电子强伸度仪测定两者受热前后的力学性能,并对两者结构与性能的差异进行比较。结果表明:PPS纤维的结构较PSA纤维稳定,结晶度高于PSA纤维;PSA纤维和PPS纤维的热分解温度分别为435.6℃和480℃,两种纤维均具有优异的耐热性能;PPS纤维的断裂强度和伸长均显著高于PSA纤维,两种纤维经高温处理后,强力损失均较小,经300℃处理200h后,强力仍保持90%左右。     

Preparation of Polyimide Fiber/Thermoplastic Resin Composites with Improved Mechanical Properties

As a high-performance material for preparing composite materials, polyimide fibers suffer from many potential drawbacks, including poor bonding with other substrates, which results in composite materials with poor mechanical properties. Therefore, this study proposed a simple and rapid technique for obtaining loose, porous polyimide fiber papers by implementing a wet method using equal amounts of polyimide fiber and polyimide fiber paper as reinforcements, respectively. The polyimide resin-based composite materials were prepared by hand lay-up and hot pressing. The results showed that the paper-based reinforcement exhibited high porosity and the fibers were arranged with a uniform pore size distribution. The tensile properties, bending performance, and interlaminar shear performance of the paper-based composite improved by 130%, 108%, and 34.5%, respectively, compared to those of the fiber-based counterpart. The factors affecting the mechanical properties of the composites were analyzed based on the fiber length, fiber beating or lack thereof, and the basis weight of the paper. The increased uniformity of the polyimide fiber paper changed the ordering of the fibers and resolved drawbacks such as difficult dispersion, uneven pore size distribution, and poor mechanical properties related to single fibers in the resin-based composite material.     

Effects of drawing process on crimp formation-ability of side-by-side bicomponent filament yarns produced from recycled,fiber-grade and bottle-grade PET

In this study, side-by-side bicomponent filaments from recycled poly(ethylene) terephthalate (R-PET) from post-consumer bottles, fiber-grade PET (FG-PET) and bottle-grade PET (BG-PET) successfully were extruded. The bicomponent fibers in the forms of FG/R, BG/R and FG/BG were produced in a spinning machine and drawn by a thermal drawing process to improve their mechanical properties using draw ratios between ‘2.5 and 2.8’. The effects of conditions on the fiber structure, physical properties and crimp formation of resultant fibers were evaluated. The birefringence, shrinkage and mechanical properties, such as tensile strength and tensile modulus, increased and elongation at break decreased for the drawn fibers, and this was attributed to the fiber orientation. Distinct crimp formation was observed from drawn bicomponent fibers after thermal treatment. There were significant birefringence and shrinkage difference between two components in drawn bicomponent fibers caused to severe crimp formation.     

环氧基扩链剂对3-羟基丁酸和4-羟基丁酸共聚物的改性研究

将巴斯夫代号为ADR的系列扩链剂用于3-羟基丁酸和4-羟基丁酸共聚物[P(3HB-co-4HB)]纺丝成型,分析了ADR的扩链机理,考察了P(3HB-co-4HB)和P(3HB-co-4HB)/ADR共混体系的流动性、热性稳定性、结晶性和纤维的力学性能。研究发现,以ADR作为扩链剂可有效提高熔体强度,改善纤维的热稳定性,在155℃ ADR添加量为0.5%时,熔体具有最大的剪切强度、拉伸强度和最佳的耐热性。ADR对P(3HB-co-4HB)的结晶结构影响不大,但会导致结晶速度降低和最大结晶温度提高,加入ADR的P(3HB-co-4HB)纤维的力学性能有明显改善。     

Effect of grafting generations of poly(amidoamine) dendrimer from the sisal fiber surface on the mechanical properties of composites

In order to improve the mechanical properties of sisal fiber-reinforced polypropylene composites, the sisal fibers were grafted with poly(amidoamine) dendrimer and the effects of grafting generations on the mechanical properties of composites were studied. The results reveal that the tensile, flexural, and impact strength of the composites are improved considerably with the poly(amidoamine) dendrimer grafting treatment. For the 2.0 generation treatment with the poly(amidoamine) dendrimer, the tensile, flexural, and impact strength of the composites at 30 wt% fiber loading increase by 29%, 13%, and 54%, respectively. However, the thermal and mechanical properties of the sisal fibers decrease after prolonged grafting treatment.     

碳纳米管对棉织物的表面改性

棉纤维是纺织行业中最重要的原材料之一.与合成纤维相比,棉纤维的主要缺点是力学性能相对较差、易燃、紫外线防护性能较差.研究了碳纳米管(CNT)对普通棉纤维的功能化改性.采用浸轧法在棉纤维表面涂覆致密的碳纳米管涂层,并对织物的机械强度、阻燃性能和防紫外线性能进行了测试.由于碳纳米管的包覆和保护作用,改性棉织物表现出优异的机...