聚乳酸/芦荟苷共混纤维的制备及其性能测试

以聚乳酸(PLA)为基体,选择芦荟苷(LHG)作为天然抗菌活性成分,通过熔融共混制得PLA/LHG共混切片。以共混切片为原料进行熔融纺丝制得PLA/LHG共混纤维,对其微观形貌、力学性能和抑菌性能等进行检测分析。试验结果表明：LHG会使PLA更难结晶;除LHG质量分数为2.0%的共混纤维外,PLA/LHG共混纤维的力学性能均优于纯PLA纤维,当LHG质量分数为0.5%时,共混纤维的强度最高,为391 MPa,较纯PLA纤维大42 MPa;但随着LHG质量分数的增加,共混纤维的力学性能逐渐降低;PLA/LHG纤维具有较好的抗菌性能,当LHG质量分数为2%时,共混纤维对大肠埃希菌和金黄葡萄球菌的抑菌率分别为80.2%和84.4%。     

TiO2-Ag/聚乳酸纳米复合纤维的制备及其抗菌性能

为赋予聚乳酸(PLA)纤维高效的抗菌性能,采用熔融共混纺丝法分别制备了不同质量配比的二氧化钛接枝银纳米介孔微球(TiO₂-Ag)/PLA纳米复合纤维和一定组成的TiO₂/PLA纳米复合纤维,并对2种纤维的结构、热性能和抗菌性能等进行表征和分析。结果表明:当TiO₂-Ag和TiO₂这2种纳米粒子添加质量分数不超过3%时,可在PLA基体中较均匀地分散;2种粒子的加入均不影响PLA的玻璃化转变温度和结晶结构,但会使其熔融温度和热稳定性下降,加入质量分数为3%的TiO₂后,导致PLA的结晶温度略有下降;随着TiO₂-Ag质量分数的增加, TiO₂-Ag/PLA纳米复合纤维对金黄色葡萄球菌和大肠杆菌的抑菌率不断增加;添加相同量的2种纳米粒子时,TiO₂-Ag/PLA复合纤维对2个菌种的抑制效果明显优于TiO₂/PLA复合纤维。     

抗菌和防紫外线双效功能聚乳酸/ZnO纤维的制备及其性能

为赋予聚乳酸(PLA)纤维高效的防紫外线性能和抗菌性能,以ZnO为功能粒子,采用熔融共混法制备了不同质量配比的PLA/ZnO共混物,对共混物的形貌结构、热性能、防紫外线性能和抗菌性能进行表征,选用最佳质量配比的共混物进行熔融纺丝制备PLA/ZnO纤维。结果表明:当ZnO母粒质量分数为5％时(ZnO质量分数为0.85％),ZnO粒子在PLA基体中分布均匀,PLA/ZnO共混物热稳定性较好,防紫外线和抗菌性能优异,紫外线防护系数达到663,且对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌的抑菌率在99％以上;该比例的共混物具有良好的可纺性,制得的PLA/ZnO纤维的结晶度达30％以上,纤维的强度符合织造要求,制备的PLA/ZnO织物紫外线透过率低于30％,对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌的抑菌率也高达99％,且织物水洗10次后抑菌率不变。     

增强增韧聚乳酸纤维的制备及其性能

为增强增韧聚乳酸纤维,采用聚酰胺（PA）与聚乳酸（PLA）制备了PLA/PA 共混纤维,并对其热学性能、结晶、热稳定性、PA 的分散性以及PLA/PA共混纤维的力学性能进行了研究。研究结果表明：PA的加入对PLA 的玻璃化转变温度及熔融温度没有显著影响,但改善了PLA的结晶行为,结晶度提高了51.6%;PLA 热稳定性随着PA 含量的增加而提高;PA在PLA 中分散均匀;随着牵伸倍数的增加,PLA/PA 共混纤维的取向度提高,力学性能得到改善,当牵伸倍数从1.5增加到3.0 时,取向度提高了30.88%,同时纤维的断裂强度提高了48.58%;当ＰＡ 质量分数为1%和20%时,PA/PLA共混纤维的断裂强度分别提高了8.6%和25%,断裂伸长率分别提高了10.9%和55.9%。     

原位聚合法聚酰胺6/炭黑复合纤维的制备及其性能

为开发高黑度的原液着色聚酰胺6(PA6)纤维，将经原位聚合法制备的炭黑质量分数为1.0%～3.0%的系列PA6/炭黑(PA6/CB)复合材料进行熔融纺丝制备PA6/CB复合纤维，并对复合材料的形貌结构、热性能、晶型结构以及纤维的力学性能、取向度、色度值和色牢度进行表征。结果表明：经原位聚合法引入的炭黑在原液着色PA6/CB复合材料和纤维中分散均匀；炭黑在基材中起异相成核作用，添加炭黑的PA6/CB复合材料的结晶度和结晶温度均得到提高；炭黑可提升复合材料的热稳定性，并可促进PA6形成热力学性能更稳定的α晶型；随着炭黑质量分数的提高，PA6/CB复合纤维的断裂强度先提高后逐渐下降，当炭黑质量分数为1.0%时达到最大，为4.07 cN/dtex; PA6/CB复合纤维的取向度均高于纯PA6纤维；炭黑质量分数越高，PA6/CB复合纤维的颜色越黑，但其质量分数超过2%后纤维的黑度提升不明显。     

熔融纺聚乳酸/聚丙烯纤维的制备及其性能

为提高聚乳酸(PLA)纤维的力学性能,采用聚丙烯(PP)与聚乳酸(PLA)通过熔融纺丝制备PLA/PP纤维,并借助差示扫描热量仪、热重分析仪、万能材料测试仪、纤维双折射仪对其热学性能、热稳定性、拉伸性能和纤维取向度进行表征。结果表明:PP的引入对PLA的玻璃化转变温度和熔融温度没有显著影响,但促进了PLA的结晶,结晶度提高了585.9%;随着PP质量分数的增加,PLA的热稳定性降低(特别是在初始分解阶段),但其残炭率提高,同时PLA/PP共混纤维的取向度提高,力学性能得到改善;当PP质量分数为20%时,PLA/PP共混纤维的取向度、断裂强度和断裂伸长率分别提高了55.6%,98.2%和44.4%。     

3D打印玄武岩纤维增强聚乳酸基复合材料制备及性能

以聚乳酸(PLA)为基体,玄武岩纤维(BF)为增强体,采用熔融沉积(FDM) 3D技术来制备玄武岩纤维增强PLA(BF/PLA)复合材料试样,并研究了层高、打印速度和打印温度对复合材料力学性能的影响。结果表明:随着打印层高的增加,BF/PLA复合材料的纤维体积分数减小,拉伸强度和弯曲强度显著降低;随着打印速度增加,玄武岩纤维与PLA的包覆效果变差,试样拉伸强度和弯曲强度降低;随着打印温度增加,试样拉伸强度和弯曲强度略有增加。     

光致变色聚乳酸纤维的纺制及其微观结构与性能

为得到兼具光致变色性能与力学性能的光致变色聚乳酸(PLA)纤维，将PLA和光致变色微胶囊通过熔体纺丝及热拉伸工艺制备出光致变色PLA纤维，并系统分析了纤维的形貌、结晶及热学性能，着重研究了光致变色微胶囊对纤维力学及可逆变色行为的影响，揭示纤维性能差异对其内部结构的影响。结果表明：光致变色PLA纤维的断裂强度随着光致变色微胶囊质量分数的增加而减小，结晶度呈先上升后下降趋势，当光致变色微胶囊质量分数为2%时具有与纯PLA相当的断裂强度，为4.15 cN/dtex,且结晶度达到最大55.42%;光致变色PLA纤维的光致变色性能呈现出高灵敏度、优异褪色性及光稳定性，且变色强度随光致变色微胶囊质量分数的增加而提高，但非线性上升，通过调整光致变色微胶囊的质量分数，可以达到纤维变色功能与力学性能兼具的目标。     

纳米石墨烯/PLA远红外纤维制备及性能研究北大核心

以纳米石墨烯(Gr)与可完全生物降解的聚乳酸(PLA)为原料,通过熔融纺丝技术制备生物远红外纤维。将石墨烯质量分数控制在0.5%～2.0%,通过单因素实验及各种性能测试和表征得出结论:纳米石墨烯/PLA纤维具有远红外功能,与纯聚乳酸纤维的最高温差可达13℃,有良好的蓄热储能效果;加入石墨烯后PLA纤维的力学性能有所下降,但强度仍达到可纺要求;加入石墨烯使纤维初始分解温度由275℃左右升高至300℃左右,PLA纤维的热稳定性提高;综合考虑成本及纤维性能,石墨烯质量分数为1.5%时,纤维热学性能、红外辐射性能、力学性能均处于比较优良的状态。     

熔喷用麦饭石/聚乳酸共混材料的制备及其性能

为了探究熔喷用麦饭石/聚乳酸共混材料的结构与可加工性，采用三乙氧基甲基硅烷(Methyltriethoxysilane, MTES)对麦饭石(Medical stone, MS)进行表面改性，并以改性麦饭石(MTES-MS)为填料，以聚乳酸(Polylactic acid, PLA)为基体，通过熔融共混工艺制备出不同质量比的MTES-MS/PLA共混材料。通过对共混材料的截面形态、结晶结构、热稳定性和力学性能等进行表征和分析。结果表明：MTES-MS与PLA基体有良好的界面相容性；MTES-MS的加入对PLA的玻璃化转变温度和结晶结构的影响不大，但会使其结晶度和热稳定性有所上升；随着MTES-MS质量分数的增加，在同一温度下，共混材料的熔体流动速率(Melt flow rate, MFR)随之降低，流动性变差，但仍满足熔喷可纺性的要求；而MTES-MS/PLA共混材料的纵向拉伸强度和断裂伸长率先增大后减小，当MTES-MS的质量分数为7%时，共混材料的力学性能较优，相比于纯PLA,共混材料的纵向拉伸强度提升了76.17%,纵向断裂伸长率提升了70.79%。     

抗菌羽绒的短流程制备及其性能

为降低抗菌羽绒制备中的原绒损耗,缩短工艺流程,将抗菌整理剂加入羽绒最后一道漂洗浴中,经振荡浸渍、离心脱水、烘干制得抗菌羽绒。借助扫描电镜、傅里叶红外光谱仪等对羽绒结构进行表征,通过平板菌落计数法测试羽绒的抗菌性能,同时分析此工艺对羽绒基础指标的影响。结果表明：采用短流程工艺制得的抗菌羽绒其形貌、蓬松度不受影响,抗菌剂填充并附着在绒丝纤维表面凹纹和菱节夹角处,对金黄色葡萄球菌和大肠杆菌具有优异的抗菌性能,抑菌率达100.00%;经3次水洗,抗菌羽绒对金黄色葡萄球菌和大肠杆菌的抑菌率分别达到90.00%和66.18%,具有一定的耐水洗性能;短流程抗菌工艺降低了对原料绒的损伤,抗菌羽绒的清洁度、残脂率、耗氧量、气味并未发生明显变化。     

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。     

花状氧化石墨烯原位展开共聚聚酰胺6及其功能纤维

为实现复合纤维中石墨烯的分子级分散,从而改善现有石墨烯复合纤维制成率低、强度低、耐用性差等问题,提出了一种原位展开共聚的机制,使得聚酰胺6(PA6)分子接枝的石墨烯片能够均匀分散在体系内,从而批量制备多功能PA6/石墨烯纤维,建立起全新的纤维制备-加工-性能一体化系统,实现了多功能性和高力学性能的兼顾。结果表明：在聚合过程中,花状氧化石墨烯呈现出逐步展开、分散的形貌变化,同时参与聚合反应中;反应结束后,PA6分子均匀接枝在石墨烯片表面,并诱导PA6发生了晶型转变;加入0.1%石墨烯后复合纤维单丝的拉伸强度相比纯PA6纤维提高25.4%,拉伸模量提高49.5%;此外,石墨烯复合PA6面料兼具优异的抗菌、抗病毒、远红外发射、负离子发生、防紫外线等功能,具有广阔的市场前景。     

抗菌防沾污生物防护材料的制备及其性能

为保护医护人员生命健康安全,研制了一种兼具抗菌和阻隔功能的可重复使用生物防护材料。首先以纳米银(AgNPs)为抗菌剂,热塑性聚氨酯(TPU)为基体,通过静电纺丝技术制备载银TPU纳米纤维膜;然后以聚二甲基硅氧烷(PDMS)为疏水整理剂,涤纶织物为基材,通过等离子体刻蚀—浸轧PDMS—焙烘工艺制备防沾污织物;最后将制备的载银TPU纳米纤维膜与防沾污织物进行点胶复合制备生物防护材料。测试了生物防护材料的抗湿性能、透湿性能、防水性能及过滤性能等。结果表明：经过50次标准洗涤后,防沾污织物的水接触角达到143.1°;纳米银负载量为300 mg/kg的生物防护材料对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌的抑菌率均达到99.99%,且沾湿等级达到5级,水蒸气透过量为2 654.8 g/(m²·24 h),断裂强力为450 N左右,静水压为53.6 kPa,过滤效率达到99%以上。     

海岛纤维用增塑改性聚乙烯醇的制备及其性能

为解决海岛纤维碱减量带来的环境污染问题,以双季戊四醇、硬脂酸钙和抗氧剂B225为复配增塑剂,对聚乙烯醇(PVA)进行增塑改性,通过熔融加工制备了高热分解温度的改性PVA。通过研究三者的添加量及熔融加工温度对PVA性能的影响,优化PVA的增塑改性工艺。对PVA与复配增塑剂之间的氢键作用、改性PVA的断面形貌、结晶结构进行了表征和分析。结果表明：当双季戊四醇、硬脂酸钙和抗氧剂B225的质量占比分别为15、3和1,熔融加工温度为200℃时,复配增塑剂与PVA之间的氢键作用较强,PVA结晶度降低,熔点降低到178.2℃,热分解温度提高到301.3℃,提供了123.1℃的加工窗口;改性PVA水溶性良好,在25℃下也能完全溶解。研究结果为实现以PVA为海组分的绿色环保海岛纤维的制备提供参考和技术支持。     

丝瓜络衍生碳纤维基复合材料的电磁波吸收性能

为解决当前多孔磁性碳基吸波材料制备工艺繁杂、能耗高、环境不友好等问题,提出基于多孔生物质源衍生的绿色环保策略。以高孔隙丝瓜络为前驱体,Co²⁺为金属源,二甲基咪唑为配体,经配位自组装获得丝瓜络/金属有机骨架结构复合材料,并经高温煅烧得到碳纤维基钴/碳(LS-Co/C)复合材料。结果表明：在800℃煅烧后,LS-Co/C展现了优异的吸波性能,厚度为1.5 mm时有效吸收带宽为5.2 GHz (12.8～18.0 GHz),其良好的吸波特性得益于错综复杂的三维多孔网络结构为电磁波提供了适宜的损耗空间,在电磁场作用下产生感应电流,并在碳纤维导电网络中快速衰减,同时钴/碳复合材料与碳纤维形成的多重界面极化助力电磁波进一步衰减。该研究将为新型多孔磁性碳基吸波材料的设计开发提供策略。     

基于二维碳化钛材料修饰的功能棉针织物制备及其性能

为拓展二维碳化钛材料在棉针织物中的应用,制备具有一定耐水洗性能的导电棉针织物,首先利用LiF/HCl混合溶液刻蚀前驱体钛碳化铝获得二维碳化钛导电材料(Ti₃C₂T_x),再对棉针织物进行阳离子化改性,使Ti₃C₂T_x通过静电作用附着到阳离子化的棉针织物表面,得到导电棉针织物材料。借助X射线衍射仪、X射线光电子能谱仪、扫描电子显微镜、透射电子显微镜等手段对棉针织物在阳离子化改性前后以及负载Ti₃C₂T_x前后进行形貌表征和元素分析。通过RTS-9型四探针测试导电棉针织物的表面电阻,对棉针织物阳离子化改性工艺及Ti₃C₂T_x在阳离子化棉针织物表面的负载条件进行了优化。得到棉针织物阳离子化改性的最佳工艺:阳离子改性剂用量为10%(o.w.f),氢氧化钠质量浓度为10 g/L,获得Ti₃C₂T<...     

高压静电加载形式对聚合物熔体静电直写制备效果的影响

为探究熔体静电直写制备过程中电极正接与反接造成的差异，利用ANSYS对不同高压静电加载形式下纺丝区间的电场强度大小、分布以及电场方向进行了模拟分析，并从产生射流临界电压、射流速度、纤维直径、纤维沉积精度等方面进行了实验对比。模拟结果与实验结果相互印证：电极正接的情况下喷头处电场强度较反接高出14%左右，纤维直径更细，射流速度更快，相同距离下产生射流所需要的临界电压仅为反接的35%～74%;电极反接的情况下接收板位置电场强度较正接高35%左右，电场强度分布更加均匀，电场方向更加一致，更有利于提高纤维在电场中的稳定性，纤维沉积偏差较正接降低35%～51%。     

原液着色聚酯纤维原位聚合用自分散纳米炭黑的制备及其性能

针对原液着色聚酯纤维原位聚合用乙二醇基色浆储存稳定性差、运输成本高的问题,采用控制变量法研究炭黑、分散剂、分散工艺对自分散纳米炭黑的影响,利用响应面优化试验,探讨制备过程中分散剂质量分数、研磨时间、研磨转速对自分散纳米炭黑粒径的影响,得出最优研磨分散条件。借助透射电子显微镜、热重分析仪、接触角测量仪等探究了自分散纳米炭黑的表观形貌、耐热性能和亲水性能等。结果表明：选用SUA-305作为分散剂,AP-104H作为炭黑,在分散剂质量分数为30%,研磨时间为2 h,研磨转速为3 500 r/min时,自分散纳米炭黑粒径最小,为85 nm,多分散性指数(PDI)为0.163,储存稳定性优良,预估储存周期为26.8个月;自分散纳米炭黑与乙二醇的接触角为7°,并展现出良好的自分散性能;自分散纳米炭黑的耐热性良好,满足在聚酯聚合阶段280℃不分解的要求。     

基于类骨骼肌结构的纱线基驱动器性能及应用

针对纤维基驱动器结构稳定性较低、制备工艺复杂、难以实现产业化应用等问题,采用亲水性粘胶长丝与低熔点涤纶长丝,通过并线、倍捻、热定形的方法制备纱线基驱动器,利用在外界湿刺激条件下2种材料的非对称响应实现驱动功能。对该纱线基驱动器结构进行测试与表征,分析湿刺激下粘胶长丝与涤纶长丝协同响应驱动性能和循环回复效应的影响因素。结果表明：该纱线基驱动器表面为粘胶与涤纶长丝束呈多层级交替排布的类骨骼肌结构;在一定范围内,驱动器的驱动性能随着纱线捻度、线密度与粘胶长丝含量的增加而增大,单次循环内驱动器最大收缩应变可达83.15%,连续30次循环内最大收缩应变回复率可达90%以上,展现出优异的结构稳定性以及强大灵敏的响应驱动性和循环回复效应,在柔性机械臂、智能纺织品等开发领域具有广阔的应用前景。