还原氧化石墨烯/聚丙烯熔喷布复合薄膜的制备与性能

石墨烯材料因其优异的导电、抗菌、防紫外、阻燃、疏水等性能吸引人们的广泛关注。为了让石墨烯稳固而均匀地负载于聚丙烯(PP)纺织品上，实验跟踪研究了从PP熔喷布到还原氧化石墨烯(rGO)负载改性PP功能薄膜整个过程。利用多巴胺的自聚成膜性对PP熔喷布进行预处理改性，使其在纤维表面引入氨基、酚羟基等官能团。随后，再在其表面负载氧化石墨烯(GO),并通过水合肼还原得到rGO/PP改性薄膜。实验通过扫描电镜(SEM)、红外光谱(FT-IR)、电阻率测试仪、接触角测试仪对改性过程中薄膜的表面形貌、表面组成、导电性能、亲水性能等进行测试和表征。结果表明：多巴胺改性后可在PP纤维表面形成均匀的聚多巴胺薄膜，后期GO的稳固负载提供活性位点。经GO负载改性，薄膜的初始水接触角由138.8°降为37.6°,实现从表面高疏水性到高亲水性的转变。经两次水合肼还原，薄膜表面负载的GO绝大部分转变为rGO,薄膜对应的电阻率直接降为1.10×10²Ω·m,展现出优异的导电性。同时，对大豆油的饱和吸附率由原来的12.8g/g增加至23.4g/g。     

纳米银抗菌防雾霾口罩的设计与性能测试研究

以棉布、麻布、聚丙烯(PP)熔喷非织造布、活性炭布及针刺静电棉为研究对象,通过透气性能测试和颗粒物过滤性能测试评价不同材料的空气过滤性能,并筛选出具有较好过滤性能的防雾霾口罩滤片;在此基础上,以紫外还原银离子(Ag+)的方法在活性炭布表面负载纳米银(Ag)以实现其抗菌功能。并研究了还原时间、硝酸银(AgNO3)溶液用量对载银效果的影响以及载银的牢度。研究结果表明:在AgNO3溶液用量为5%(wt,质量分数)条件下载银效果最佳,以PP熔喷非织造布、针刺静电棉和活性炭布组合制成的滤片具有较好的过滤作用,对PM2.5平均过滤效率达到93.95%。     

聚丙烯熔喷空气过滤材料表面仿生改性及性能

聚丙烯(PP)熔喷空气过滤材料的抗菌性能较差,细菌、霉菌等微生物会寄生于材料表面。文中利用仿生改性法,以单宁酸(TA)为抗菌改性剂、CuSO₄/H₂O₂为促进剂制备了具有优异抗菌性能的PP/TA熔喷空气过滤材料。分析讨论了TA改性溶液浓度和CuSO₄/H₂O₂促进剂的加入对PP/TA熔喷空气过滤材料结构与性能的影响。结果表明,CuSO₄/H₂O₂促进剂的加入将TA改性时间从24 h缩短至40 min,并增强了PP/TA熔喷空气过滤材料的改性牢度。当TA浓度为6 g/L时,PP/TA熔喷空气过滤材料相较于PP熔喷空气过滤材料其过滤效率和压降分别提升了2.7%和4 Pa,水接触角降低了17.5°;且TA改性对PP熔喷空气过滤材料的驻极性能并无影响,驻极后PP/TA熔喷过滤材料的过滤效率为95.56%,压降为38 Pa,且具备良好的抗菌性能。同时,CuSO₄/H_2<...     

纳米SiO_2驻极体/聚乳酸复合熔喷非织造材料的制备及性能

采用纳米SiO_2为驻极体,经过表面改性与聚乳酸(PLA)复合,利用双螺杆挤出机制备了纳米SiO_2/PLA复合熔喷切片,并通过工业级熔喷生产线试制了纳米SiO_2/PLA复合熔喷非织造材料。利用FTIR分析了纳米SiO_2的表面改性效果,利用DSC分析了纳米SiO_2/PLA复合熔喷切片在熔喷快速冷却条件下的结晶性能,利用滤料综合性能测试台和SEM研究了纳米SiO_2/PLA复合熔喷非织造材料的过滤性能及微观形貌,最后采用质量损失法评估了纳米SiO_2/PLA复合熔喷非织造材料的降解性能。研究结果表明:经表面改性处理,纳米SiO_2表面附上了有机活性基团;在100℃/min的冷却条件下纯PLA的结晶分数较低,纳米SiO_2驻极体的加入有助于PLA的结晶;少量纳米SiO_2驻极体的添加可显著提高PLA复合熔喷非织造材料的过滤效率,其中质量分数0.75%的纳米SiO_2添加量可使过滤效率达到99.69%,接近商用高效空气过滤器(HEPA)级聚丙烯(PP)过滤效率;在中性水解环境下,纳米SiO_2/PLA复合熔喷非织造材料具备可降解性能,经8个月质量降解至79.57%。     

抗菌抗静电型PP/CB复合材料的制备及性能研究

通过熔融共混制备抗菌及抗静电型PP/CB复合材料,研究了抗菌剂(美灵康乐)、抗静电剂(导电炭黑)对PP/CB复合材料的抗菌性能、电性能和力学性能的影响。结果表明,质量分数为0.8%抗菌剂在PP基体中分散均匀,力学性能基体不受影响,对金黄色葡萄球菌、大肠埃希氏菌等的抗菌率都在80%以上,表现出良好的抗菌性能。少量导电炭黑对PP/CB复合材料的力学性能具有一定的补强作用。当导电炭黑的质量含量为30%时,PP/CB复合材料的表面电阻降低至108Ω以下,达到了抗静电材料的要求。     

驻极体-增塑剂复合改性聚乳酸熔喷非织造材料的制备及性能

分别采用无机纳米SiO₂或一种商用有机助剂（O-electret）作为驻极体改性剂,并通过引入环氧大豆油（ESO）和聚乙二醇（PEG）作为增塑剂对聚乳酸（PLA）进行了复合改性,在传统工业熔喷生产线上制备了具有可生物降解特性的驻极体-增塑剂/PLA熔喷非织造复合材料。利用转矩流变仪和熔融指数仪测试了复合改性PLA切片的流动性,发现加入ESO和PEG能使熔融指数提高到110 g/10 min。利用DMA测试了驻极体-增塑剂/PLA熔喷非织造复合材料的力学性能,发现采用增塑剂改性后能显著提高材料的拉伸强度和塑性。利用滤料综合性能测试台测试了的驻极体-增塑剂/PLA熔喷非织造复合材料的过滤性能,结果显示,驻极改性能够使其过滤PM2.5的效率提高至86%及以上。利用SEM研究了驻极体-增塑剂/PLA熔喷非织造复合材料表面的微观形貌,结果表明,采用驻极体改性后,细纤维的比例显著增加;采用增塑剂改性使纤维更细更长,纤维间交错更加复杂。      

本征态聚苯胺/聚丙烯驻极体复合过滤材料的制备与性能

为研究本征态聚苯胺对非织造过滤材料的驻极性能和过滤性能的影响,制备具有良好性能的非织造复合材料。采用原位聚合法制备了本征态聚苯胺/聚丙烯(PANI/PP)复合材料,通过SEM扫描电镜对复合材料的表面形态进行了表征,测试分析及比较本征态聚苯胺/聚丙烯(PANI/PP)复合材料和PP材料电晕驻极后的表面静电势和电荷储存性能及过滤性能。实验结果表明,本征态聚苯胺/聚丙烯(PANI/PP)复合材料具有较好的驻极性能,本征态聚苯胺(PANI)能够大幅提升聚丙烯(PP)材料的表面静电势,同时在最佳驻极条件下本征态聚苯胺/聚丙烯(PANI/PP)复合材料比聚丙烯(PP)材料的电荷储存性能更加稳定,电荷保留率为60%左右,且过滤效率高出20%左右。     

T-ZnO晶须改性高分子复合材料的研究

研究了四针状ZnO晶须改性处理及其多种树脂基复合材料,包括增强与耐磨防滑橡胶复合材料、吸波隐身涂料、抗静电塑料与涂料以及抗菌高分子材料等.结果表明,适当表面处理的T-ZnOw对橡胶和塑料等复合材料具有良好的各向同性增强作用,并能显著提高橡胶的耐磨性能;通过掺杂和纳米材料改性T-ZnOw制备的雷达吸波涂料具有良好的轻质、高效、多频谱隐身性能,已在多种国防装备上获得应用;添加3%～5%(vol)左右T-ZnOw的PVC塑料和PU涂料,电阻率为106～109 Ω·cm,满足抗静电需要;控制制备的T-ZnOw具有优异的抗菌性能,其抗菌率达到99%以上,并具有高效分解甲醛等有害有机物的作用;分析和讨论了T-ZnOw增强改性、耐磨防滑、吸波隐身、抗菌和抗静电机理.     

汉麻纤维表面改性对其增强聚丙烯复合材料性能及挥发性有机化合物释放影响

通过非织造-热压工艺制备了汉麻纤维增强聚丙烯（HF/PP）复合材料。采用热重-质谱联用仪（TG-MS）研究了HF/PP复合材料的挥发性有机化合物（Volatile organic compounds,VOC）释放来源及汉麻经聚乙烯醇（PVA）改性和尿素改性对HF/PP复合材料VOC释放的影响,同时研究了两种改性方法对HF/PP复合材料热学性能和力学性能的影响。结果表明：HF/PP复合材料中的VOC主要来源于汉麻纤维,改性后的HF/PP复合材料力学性能相比未处理的均有不同程度的提升,尿素改性后,HF/PP复合材料的拉伸强度和弯曲强度达到最大值,较未处理时分别提升了19.32%和15.04%。PVA改性后,HF/PP复合材料的拉伸模量、弯曲模量和剪切强度达到最大值,相比未改性时分别提升了17.72%、15.94%和24.72%。改性后HF/PP复合材料热稳定性能和VOC释放相较未处理时均得到了优化：PVA改性后HF/PP复合材料热稳定性最优,三个阶段总活化能较未处理时提高了121.99%,达到了392.56 kJ·mol^-1,并且HF/PP复合材料热稳定性与界面性能密切相关;尿素及PVA改性后HF/PP复合材料的总VOC（TVOC）释放量相较未处理时均降低。     

空气过滤用电纺聚偏氟乙烯-聚丙烯腈/熔喷聚丙烯无纺布复合材料的制备及过滤性能

为开发高效低阻的空气过滤材料,采用静电纺丝技术制备了聚偏氟乙烯（PVDF）-聚丙烯腈（PAN）复合纳米纤维,并与聚丙烯熔喷非织造布复合制得高效复合过滤材料,研究了PVDF与PAN的质量比对溶液性质、表面形貌、比表面积、透气性和过滤性能的影响。结果表明,当PVDF与PAN质量比为3:5时,其溶液可纺性最好,所得纤维直径均匀,约为0.59 μm;利用BET比表面积分析仪测试可得其比表面积约为PVDF与PAN质量比为2:1时的两倍;利用滤料测试仪对PVDF-PAN/熔喷聚丙烯（PP）无纺布复合滤材的过滤性能进行测试,结果表明,静电纺PVDF-PAN纳米纤维层可显著提高聚丙烯熔喷非织造布的过滤性能,PVDF-PAN/熔喷PP无纺布过滤效率可达99.95%,明显高于熔喷无纺布的过滤效率（65%）,过滤阻力为77 mmH₂O（1 mmH₂O=9.8 Pa）,过滤品质因子达0.0987,远高于熔喷无纺布的过滤品质因子0.0168,过滤效果得到显著提升。      

抗菌天然橡胶纳米复合材料的研制

研究了自制ZnO/Ag纳米复合抗菌剂的亲油改性,利用改性后的ZnO/Ag纳米复合抗菌剂制备天然橡胶(NR)纳米复合材料,探讨了抗菌NR纳米复合材料的抗菌、抗藻性能.结果表明:ZnO/Ag纳米复合抗菌剂经磷酸三丁酯(TBP)改性后,沉降率从接近1减小到0.2以下,亲油性和稳定性大大提高,将TBP改性后的抗菌剂加入到油性介质正己烷中,抗菌剂分散均匀,粒径在100nm以内;在NR纳米复合材料的制备中,随着ZnO/Ag纳米复合抗菌剂添加量的增加,正硫化时间减小;经检测,抗菌NR纳米复合材料对大肠埃希氏菌的抗菌率达98%以上,且抗菌率随抗菌剂添加量的增加而增大,抗藻性能达到最优零级标准.     

无卤阻燃抗静电聚丙烯复合材料的研究

采用无卤膨胀阻燃剂(IFR)和导电炭黑(CB)对聚丙烯(PP)进行阻燃抗静电改性,制备得到了无卤阻燃抗静电聚丙烯复合材料,研究了无卤膨胀阻燃剂与导电炭黑之间的相互作用关系。结果表明,IFR能有效提高PP的阻燃性能,但会影响CB粒子之间的相互接触,降低其导电效率;CB能有效提高PP的抗静电性能,改善其阻燃性能,但会降低IFR在PP中的阻燃效果;CB能提高PP在低温区的热稳定性,但CB具有高热传导性,会产生"灯芯效应",加快PP的分解。当CB含量为6份,IFR含量为30份时,无卤阻燃抗静电聚丙烯复合材料的LOI为28%,表面电阻率为8.70×105Ω,拉伸强度为27.1 MPa。     

银负载细菌纤维素纳米复合材料的制备及抗菌性能研究

利用细菌纤维素超精细网络结构和高持水率的特点,在细菌纤维素上通过硼氢化钠(NaBH4)还原硝酸银中的Ag+原位生成纳米银颗粒,并对其微观结构等进行表征,同时对银负载细菌纤维素纳米复合膜的抗菌性能和生物相容性进行研究。XRD结果表明纳米银颗粒具有较完善的结晶结构,且银晶体为面心立方结构;XRF检测表明复合材料中含有Ag元素;由UV-Vis可知Ag/BC纳米复合材料在424nm处出现了Ag的吸收峰;从SEM图可看出随着硝酸银浓度的增大,细菌纤维素微纤表面负载的银颗粒增多,粒径大约为50～80nm。抗菌实验结果说明Ag/BC纳米复合材料具有很强的抗菌性能,对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌的最大抑菌率分别达到99.4%和98.4%。细胞相容性实验表明,Ag/BC纳米复合材料还具有良好的细胞相容性。因此将其用于抗菌伤口敷料会有广阔的应用前景。     

PP/碳纳米管复合材料的制备及电性能

采用原子转移自由基(ATRP)活性聚合方法在多壁碳纳米管(MWNT)表面接枝丙烯酸丁酯聚合物(PBA),并以此对聚丙烯(PP)进行改性。红外光谱(FT-IR)及透射电子显微镜(TEM)测试结果表明,采用ATRP法成功地将PBA接枝到多壁碳纳米管(MWNT)表面。对PP/MWNT复合材料电性能研究表明,MWNT-PBA的添加比MWNT-COOH更能降低复合材料的电阻率。MWNT-PBA的加入可使PP从绝缘材料转变为抗静电材料。MWNT-PBA和MWNT-COOH加入PP都能提高材料的电性能,而MWNT-PBA比MWNT-COOH的作用更加明显。     

改性炭黑/膨胀石墨/聚磷酸铵阻燃木塑复合材料的性能研究

采用改性炭黑(M-CB)、膨胀石墨(EG)、聚磷酸铵(APP)三者复合与木粉及聚丙烯(PP)制备阻燃抗静电木塑复合材料。通过ZC-36型高阻计、JF-3型氧指数测定仪、CZF-3水平垂直燃烧测定仪、锥形量热仪、热重分析(TGA)测定复合材料的表面电阻率、氧指数及燃烧性能、阻燃性能、热失重行为。研究结果表明M-CB有良好的导电性能,可以使材料表面电阻率由约1014Ω降低到约108Ω;锥形量热及氧指数结果等表明M-CB/EG/APP三者复合阻燃体系的阻燃性能优于单一组分,同时TGA结果表明样品材料热稳定性能高于单一阻燃体系,残炭量显著提高,可以保护PP,使PP分解温度上升。     

咪唑基离子液体对聚丙烯抗静电性能的影响

以咪唑基离子液体(im i-IL)为抗静电剂与聚丙烯(PP)熔融共混制备出PP/im i-IL共混复合材料,并对材料的抗静电性能、抗静电耐擦洗性能和力学性能进行了测试。结果表明,咪唑基离子液体在显著提高PP的抗静电性能和抗静电剂耐擦洗性能的同时,材料的冲击强度虽略有下降,但拉伸强度提高。     

基于MOFs的复合材料制备及其对亚甲基蓝染料的吸附性能

用甲基丙烯酸酐对锆基MOFs UiO-66-NH₂进行改性,然后用紫外光固化将改性后的MOFs UiO-66-NH₂负载于聚丙烯(PP)非织造布制备出MOFs与非织造布(PSP)复合材料。分析了改性前后UiO-66-NH₂的晶型和形貌变化并测试了MOFs(UiO-66-NH₂-MET)与PP非织造布的结合牢度,测试了吸附条件对PSP复合材料吸附性能的影响。结果表明：通过在UiO-66-NH₂结构中修饰甲基丙烯酸酐基团制备出UiO-66-NH₂-MET,改性后MOFs的晶型结构没有变化,保留了原有的框架结构;UiO-66-NH₂-MET与PP非织造布间有良好的结合牢度。PSP复合材料经历多次水洗后未发生质量损失,保留了良好的吸附效果;PSP复合材料吸附亚甲基蓝(MB)的最佳条件为：染料的初始浓度为50 mg/L,吸附时间为300 min,pH值为9。     

有机蒙脱土与膨胀阻燃剂协同阻燃聚丙烯

分别以膨胀型阻燃剂(IFR)为主阻燃剂、有机蒙脱土(OMMT)为协效阻燃剂,对聚丙烯(PP)进行阻燃改性。采用UL-94垂直燃烧、极限氧指数(LOI)、热失重(TG)及拉伸等测试分别表征PP/IFR/OMMT复合材料的阻燃性能、热稳定性能及力学性能,研究了IFR和OMMT对PP阻燃性能、力学性能和热稳定性能的影响。通过红外线光谱仪分析了试样物质组成及扫描电子显微镜(SEM)观察了试样的外观形貌。结果表明:OMMT的加入,使PP/IFR复合材料体系的热稳定性和阻燃性能得到极大提高。当添加2%(质量分数)OMMT,PP/IFR/OMMT复合材料的LOI值从18%上升到23%,阻燃级别从NR提升到V-0,并且无熔滴滴落,同时复合材料的力学性能也较好,拉伸强度达到34.46MPa,断裂伸长率能达到107.19%。     

涤纶基材表面沉积Ag/ZnO复合膜形貌结构及性能研究

以组织结构不同的纯涤纶非织造布、机织布、针织布作为基材,采用直流射频共溅法,在织物表面沉积Ag/ZnO复合膜,通过扫描电子显微镜、X射线衍射仪、X射线光电子能谱仪对镀膜织物的表面形貌以及结构成分进行分析,测试了镀膜织物的抗静电、抗紫外线性能。结果表明:沉积Ag/ZnO复合膜后,机织布表面最不平整,针织布表面最平整;纯涤纶非织造布的结晶度较低。X射线光电子能谱表征证明Ag以单质形式存在于纯涤纶非织造布表面;纯涤纶非织造布的抗静电性最差,针织布最好;机织布抗紫外线性能最好,纯涤纶非织造布最差。     

聚乙烯醇交联改性对天然纤维增强聚丙烯复合材料性能的影响

采用聚乙烯醇(PVA)交联对洋麻(KF)增强聚丙烯(PP)、棕榈(PF)增强聚丙烯(PP)复合材料进行改性,通过模压成型工艺制备KF/PP和PF/PP复合材料。研究不同交联方法对复合材料的结构和性能的影响,采用SEM、DMA等技术研究了改性对复合材料的界面结合及力学性能影响。结果表明:PVA协同偶联剂交联改性对天然纤维/PP复合材料的综合改性效果最好,当用5%PVA+3%偶联剂对KF/PP改性时,KF/PP复合材料的弯曲强度提升25.2%,弯曲模量提升35.49%,剪切强度提升28%,分别达到了50.90 MPa、5.76 GPa、5.4MPa。当用5%PVA+2%偶联剂对PF/PP改性时,PF/PP复合材料的弯曲强度提升31.46%,弯曲模量提升27.07%,剪切强度提升21.75%,分别达到44.33MPa、2.32GPa、5.18MPa。改性后KF/PP、PF/PP复合材料的含水率分别下降了46.89%、10.63%,吸水率分别下降了8.57%、6.12%。KF/PP改性后储能模量提高20.93%,PF/PP改性后Tg值由90.1℃上升到113.8℃。SEM表明:PVA协同偶联剂交联改性有效改善了纤维与PP间的粘结,纤维与PP间的界面结合得到改善。