纤维素/NMMO·H_2O溶液体系流变性能的研究

利用 Brookfield DV-Ⅱ型粘度计对纤维素/NMMO·H2O 溶液体系的流变性能进行了研究,讨论了温度、纤维素浓度、浆粕聚合度及添加剂等对溶液粘度的影响。结果表明,纤维素/NMMO·H2O 溶液的流动活化能较低,因此其表观粘度随温度的变化不大;纤维素浓度和浆粕聚合度的增加都可使溶液粘度增大,但纤维素浓度对溶液粘度的影响更显著;抗氧化剂没食子酸丙酯(GPE)的加入减缓了加热时溶液粘度的下降,降低了纤维素的氧化降解;二甲亚砜(DMSO)的加入可有效地控制溶液粘度,改善溶液的加工性能。     

改性剂PVA对Lyocen纤维结构和性能的影响

将聚乙烯醇（PVA）加入到纤维素／NMMO-H20溶液中进行纺丝,制备了不同PVA含量的Lyocell纤维,并对纤维的结构和性能进行了表征。结果表明,添加适量的PVA可以降低纺丝原液的黏度,提高纺丝液的可纺性,明显提高Lyocell纤维的强度和模量;通过x射线衍射测试,发现添加PVA之后Lyocell纤维仍然具有纤维素II晶型的结构;此外,PVA的加入还可以改善Lyocell纤维的抗原纤化性能,提高Lyocell纤维的热稳定性。     

纳米炭黑填充的Lyocell纤维的结构与性能

研究了纳米炭黑在Lyocell纺丝溶液中的分散性,制备不同含量纳米炭黑填充的Lyocell纤维,分析了纤维的结构与性能。结果表明:纳米炭黑在Lyocell纺丝溶液中具有良好的分散性;所得的纤维仍然具有纤维素Ⅱ晶型的结构,同时还保留了纳米炭黑的特征衍射峰;填充了纳米炭黑的纤维力学性能略有降低,但热稳定性不变;SEM结果表明纳米炭黑填充的Lyocell纤维表面光滑且截面为圆形,结构更加致密。     

原液着色Lyocell纤维制备过程中炭黑与溶剂的相互作用

着色剂的加入是否会影响Lyocell绿色生产工艺和溶剂的回收利用是原液着色Lyocell纤维实际生产面临的问题。选用炭黑作为黑色颜料,研究了炭黑在NMMO溶液中的分散性,分析了不同炭黑添加量的溶液特性、纤维的可纺性和纺丝条件,用X射线衍射法分析了纤维的基本结构和性能的关系。着重采用红外光谱、紫外光谱分析了炭黑对溶剂NMMO的影响,用紫外光谱研究了炭黑在纺丝成形和纤维使用过程中的迁移量。结果表明:整个纺丝成形过程中炭黑没有发生迁移,炭黑的添加不影响溶剂的回收利用;制得的原液着色Lyocell纤维色牢度高;随着炭黑添加量的增大,纤维结晶度会有所降低,纤维强度略有下降,但依然满足服用要求。     

竹纤维素/NMMO·H_2O溶液流变性能的研究

采用HAAKE RS150L型旋转流变仪对竹纤维素/NMMO.H2O溶液的流变性能进行了研究。结果表明,竹纤维素/NMMO.H2O溶液为切力变稀流体;随着竹浆粕平均聚合度的增大,溶液的非牛顿指数n减小,而溶液表观黏度η、稠度系数K、黏流活化能Eη和结构黏度指数Δη增加;随着温度的升高,溶液的表观黏度下降,非牛顿指数增大;碱处理竹纤维素/NMMO.H2O溶液的流变性能受竹纤维素原料的聚合度、α-纤维素含量(或半纤维素含量)及杂质含量等因素的综合影响。     

氯化铵改性Lyocell纤维的制备及其热处理

研究了不同NH4Cl含量的纤维素／NMMO·H2O溶液的流变性能,在此基础上制备了NH4Cl改性Lyocell初生纤维,并探讨了NH4Cl添加量及后续热处理对纤维结构与性能的影响。结果发现：随着NH4Cl添加量的增加,纤维素溶液体系的表观黏度、结构化程度、表观相对分子质量增加而表观相对分子质量分布变窄。结合广角X-射线衍射和双折射分析结果还发现：对Lyocell纤维采用NH4Cl改性或进一步结合热处理,都可以有效提高纤维的结晶度和取向度,完善最终纤维的聚集态结构。对纤维的性能分析结果表明：在本研究条件下,当NH4Cl添加量为5％时,经适当条件热处理后,最终得到Lyocell纤维断裂强度7．21cN／dtex、初始模量92．6cN／dtex、干热收缩率小于0．8％,并且蠕变率也有一定的下降．     

纳米炭黑填充Lyocell基碳纤维的结构与性能

采用纳米炭黑填充Lyocell纤维制备碳纤维,并对纤维的结构与性能进行了分析。结果表明:经过不同温度预氧化处理后和最终得到的碳纤维的X射线衍射图谱中都保留着纳米炭黑的特征衍射峰;填充纳米炭黑的Lyocell基碳纤维的力学性能显著提高,填充质量分数10%纳米炭黑的Lyocell基碳纤维强度和模量分别比未填充的提高45%和56%;纳米炭黑填充的Lyocell基碳纤维结构致密、表面光洁,没有明显的裂纹和缺陷。     

纳米SiO_2对聚丙烯/环氧树脂共混物性能的影响

采用熔融共混法制备了聚丙烯(PP)/环氧树脂(EP)共混物,研究了纳米SiO2对共混物性能的影响。结果表明:与纯PP相比,PP/EP共混物的冲击强度、断裂伸长率及黏度降低,弯曲模量增大;在PP/EP共混物中加入纳米SiO2后,共混物弯曲模量和冲击强度明显提高;将硅烷偶联剂KH550改性的纳米SiO2(SiO2-KH550)添加到共混物中,在EP为17%、SiO2-KH550为7%时,共混物的弯曲模量比纯PP提高了64%;EP降低了PP的结晶温度。     

超声波处理后纤维素结构的变化及在NMMO中的溶解性能

用超声波预处理纤维素,并利用电子显微镜、X射线衍射和红外光谱对纤维素预处理前后的结构变化进行表征。结果表明,用超声波处理后,纤维素的结晶结构发生了很大的变化。用N-甲基吗啉-N-氧化物水溶液(NMMO·H2O)溶解预处理前后的纤维素,溶解过程及结果说明,超声波预处理可以加快纤维素的溶解速度,降低纤维素的分解。     

纳米炭黑分散方法和含量对低碳镁碳材料力学性能的影响

采用加KH-550偶联剂和高速搅拌的方法,将不同量的纳米炭黑N220均匀分散在酚醛树脂中,制成纳米炭黑-酚醛树脂复合结合剂,研究了纳米炭黑含量对复合结合剂黏度及其经1500℃炭化后碳结构的影响,并采用这些复合结合剂制备了w(C)=3%的低碳镁碳试样。研究了纳米炭黑含量(相对于酚醛树脂的质量分别为0、2.5%、5%、10%和15%)对低碳镁碳试样力学性能的影响,同时还与将纳米炭黑以预混合粉方式加入的低碳镁碳试样的力学性能进行了对比。结果发现:1)随着纳米炭黑含量的增加,复合结合剂的黏度迅速增大;2)纳米炭黑-酚醛树脂复合物经1500℃炭化后的碳结构呈光学同向性,但其微气孔数量减少,微气孔尺寸减小,碳结构的石墨化程度提高;3)随着纳米炭黑加入量的增加,低碳镁碳试样的常温抗折强度、高温抗折强度和常温耐压强度逐渐增大;4)将纳米炭黑直接分散在细粉中加入时,试样的常温抗折强度、高温抗折强度和常温耐压强度均比以纳米炭黑-酚醛树脂方式加入时差。     

纳米微晶纤维素增强羟丙基纤维素复合膜的力学性能和透光度的研究

采用酸碱处理竹原纤维并辅以超声分散制备纳米微晶纤维素（NCC）,采用溶液浇铸/水分挥发的成型方法制备了纳米微晶纤维素增强羟丙基纤维素（HPC）全纤维素纳米复合膜.研究了NCC/HPC复合膜的力学性能、透光度以及热稳定性.随着纳米微晶纤维素含量的增加,复合膜的拉伸强度、拉伸模量、储能模量和热稳定性逐渐增大,与纯羟丙基纤维素膜相比,当纳米微晶纤维素质量分数为60％时,纳米复合膜的拉伸强度提高了8.5倍,拉伸模量提高了3.9倍,储能模量提高了3.7倍,而NCC/HPC复合膜的透光度没有出现明显的下降.     

Lyocell-炭黑复合纤维的结构与性能

将纳米炭黑、N-甲基吗啉-N-氧化物(NMMO)溶液及纤维素共混得到纺丝液,通过干湿法制备了Lyocell-炭黑复合纤维。采用X射线衍射仪、扫描电镜、强度仪等分析了所得纤维的结构和性能。X射线衍射图谱显示复合纤维仍然具有纤维素II晶型的结构,同时还保留了炭黑的特征衍射峰。扫描电镜结果显示复合纤维中炭黑在纤维素基体中有一些团聚。对纤维的力学性能及电导率分析进一步表明:添加炭黑使得复合纤维的初始模量和断裂强度下降,但是可以在一定程度上提高复合纤维的电导率。     

咖啡壳基微/纳米纤维素混合物增强木塑复合材料的制备及性能

随着社会的进步,人们对生态环境的重视程度在不断地提高,环境友好型的绿色复合材料受到了科学界的持续关注。本文利用废弃咖啡壳粉为原料,探讨不同尺度的纤维素混合物对聚乙烯增强木粉木塑复合材料的影响。为避免纳米纤维素混合物的团聚引起的增强效果下降,创新使用尿素球磨体系制备亚微米级纤维素混合物（含半纤维素与木质素）,与制备工艺复杂的纳米级纤维素混合物（含少量半纤维素与木质素）进行对比。研究结果表明,在室温下纳米级纤维素混合物（CSNC）与亚微米级纤维素混合物（CCMC）都使木塑复合材料的黏度升高,提高了复合材料的耐热性和抗蠕变性。对于材料的性能,当加入添加量为4%PE的CSNC后,复合材料的弯曲模量提高了35%,但弯曲强度和冲击强度均有所下降,材料脆性增加。加入4%PE质量的CCMC后木塑复合材料弯曲模量不变,冲击强度与弯曲强度均升高7%,材料强度得到增加。在吸水率方面,CSNC使材料的吸水率显著提高,CCMC的加入对材料吸水率影响不大。亚微米级纤维素混合物在改善木塑复合材料的性能方面更为出色,制备更为简单方便。     

纳米ZnO对催化剂H4SiW12O40-La2O3/纳米ZnO:γ-Al2O3表面结构及催化活性的影响

将纳米ZnO作为甲醇脱水制备二甲醚催化剂的组分,考察了纳米ZnO的含量对催化剂H4SiW12O40-LA2O3/纳米ZnO:γ-Al2O3催化活性的影响.采用TPD和BET等技术探讨分析了纳米ZnO的加入与催化剂结构和表面性质的关系.结果表明:纳米ZnO增大了催化剂的比表面,改善了催化剂的孔结构,提高了催化剂活性组分分散度,增大了中等强度的酸量,提高了甲醇的转化率;催化剂H4SiW12O40-LA2O3/纳米ZnO:γ-Al2O3(1:3)有最佳催化活性.     

HDPE/木粉复合材料性能的研究

本文以高密度聚乙烯(HDPE)和木粉为原料,通过同向旋转双螺杆挤出机,制备HDPE/木粉复合材料。研究了木粉含量和螺杆结构对HDPE/木粉复合材料流变-形态-性能的影响。结果表明:木粉含量的增加增大了复合材料的储能模量和复数黏度,降低了冲击强度,而厚度大和错列角大的捏合块元件的加入有助于降低复合材料的储能模量和复数黏度,增加冲击强度。     

MWNTs改性Lyocell基碳纤维的结构及性能研究

以纤维素浆粕为原料,添加多壁碳纳米管(MWNTs)制备纤维素质量分数为10%的纺丝原液,经干喷湿法纺丝制得MWNTs改性Lyocell纤维原丝,再经多段预氧化、高温碳化处理制备了MWNTs改性Lyocell基碳纤维,研究了所得碳纤维的结构和性能。结果表明:MWNTs改性Lyocell基碳纤维的表面比较光洁,没有明显的孔洞缺陷,MWNTs在碳纤维中的分散情况与其添加量有密切的关系;与纯Lyocell基碳纤维相比,MWNTs改性Lyocell基碳纤维的力学性能明显提高,含质量分数1%MWNTs的改性碳纤维的强度和模量分别提高了70%和116%;添加MWNTs质量分数1%的Lyocell纤维更适合作为碳纤维原丝,所得碳纤维形态结构完善、力学性能好。     

新型纳米纤维素/聚醚砜复合膜的性能研究

通过超声均匀分散纳米纤维素与聚醚砜共混,形成纳米纤维素/聚醚砜共混铸膜液。采用浸入沉淀相转化法制备纳米纤维素/聚醚砜复合膜。利用黏度法与荧光显微镜方法研究了共混铸膜液的性能;探讨了纳米纤维素和聚醚砜添加量对复合膜超滤性能的影响;利用扫描电镜观察了复合膜的截面孔结构。结果表明,共混铸膜液的黏度随纳米纤维素含量的增加,呈非线性增长;其相结构是以纳米纤维素为主的分散相分散在以聚醚砜为主的连续相中的"海岛结构";纳米纤维素的加入使复合膜的水通量显著增加;随着聚醚砜含量的增加,复合膜水通量下降。复合膜为典型的非对称膜孔结构。     

聚丙烯/载银纳米TiO_2复合材料力学和加工流变性能

用硅烷偶联剂KH560表面处理载银纳米二氧化钛,进一步采用机械共混法制备得到了聚丙烯(PP)/载银纳米二氧化钛复合材料,研究了复合材料的力学性能、流变性能.研究结果表明:在添加量为0～1.5%范围内,载银纳米TiO2的加入可提高聚丙烯的冲击强度、拉伸强度和弯曲强度,但超过1.5%后,冲击强度和拉伸强度开始下降.少量的载银纳米TiO2加入可以使复合材料的表观黏度降低,有利于PP加工性能的改善.     

MWCNTs含量对纤维素/[BMIM]Cl溶液及其纤维性能和形态结构的影响

分析了经表面功能化的MWCNTs(多壁碳纳米管)在纤维素/[BMIM]Cl(1-丁基-3-甲基咪唑氯盐)体系中的分散稳定性,探讨了MWCNTs/纤维素/[BMIM]Cl溶液的流变行为,并通过干湿法制备了不同MWCNTs含量的离子液体法纤维素纤维,对其力学性能和表面形态结构进行了研究。结果表明:MWCNTs/纤维素/[BMIM]Cl溶液为切力变稀流体。随着溶液中MWCNTs添加量的增加,溶液表观黏度先增大后减小;适量的MWCNTs可以均匀分散在纤维素/[BMIM]Cl溶液体系中并具有良好的可纺性,所制得的MWCNTs/纤维素纤维表面较光滑且力学性能明显改善。其中,含1%MWCNTs的纤维素纤维的初始模量和断裂强度较高,分别比未添加MWCNTs的纤维提高66.7%和22.7%。     

UV固化环氧丙烯酸酯-纳米Al2O3颗粒复合涂层的性能

制备了UV固化环氧丙烯酸酯-纳米Al2O3复合涂料. 对纳米复合涂层的硬度、附着力、耐腐蚀性及热稳定性等性能进行了表征,并考察了纳米Al2O3对涂层性能的影响规律. 结果表明,涂层硬度及附着力先随纳米Al2O3添加量增加而提高,添加量为2%时,涂层附着力达1级;添加量为3%时,涂层铅笔硬度达6H;添加量继续增大,涂层硬度及附着力均下降. 对纳米复合涂层的热重分析和电化学阻抗谱分析结果表明,加入纳米Al2O3能提高涂层的热稳定性,但加入未改性纳米Al2O3使涂层的耐腐蚀性下降.