共混聚丙烯腈纤维结构和性能的研究:Ⅰ:共混聚丙烯腈纤维的结构

用X-射线、电子显微镜、密度法、压汞法、和气体吸收法测定了共混丙烯腈纤维的结构。研究结果表明,在聚丙烯腈中加入少量添加高聚物后,共混纤维的形态结构发生很大变化,共混纤维内部产生大量的微孔。其空隙体积大于普通的丙烯腈纤维。这种微孔结构是共混纤维具有高吸水性的内因。     

PAN基碳纤维制备过程中微孔结构的形成与转变

利用扫描电镜(SEM)、小角X射线散射(SAXS)对PAN基碳纤维制备过程中不同阶段纤维的表面形貌、微孔结构进行了测试,计算了PAN基碳纤维制备过程中不同阶段微孔的大小、各微孔占总微孔的体积分数、微孔的平均尺寸及表面的分形维数,分析了碳纤维的微孔结构在制备过程中的形成与转变。结果表明,原丝内部微孔的平均尺寸较大,预氧化过程中、后期,纤维内部微孔的平均尺寸及各相微孔的体积分数都发生了较大变化。低温碳化后,纤维中微孔的平均尺寸减小,且大孔洞的体积分数增大。高温碳化后,微孔的平均尺寸进一步减小,大孔的体积分数增大。原丝的微孔表面比较粗糙,在预氧化过程中微孔表面的分形维数减小。低温碳化后,微孔表面的分形维数增加。高温碳化后,微孔的形状由曲面转变为曲线。     

纤维聚合物复合材料的有效湿扩散系数

根据纤维聚合物复合材料的微观结构, 建立了基于复合材料单胞模型的湿扩散计算方法, 研究了不同温度和不同体积分数下纤维聚合物复合材料的湿扩散性能。假设纤维是不可渗透的, 并在聚合物基体中均匀分布, 计算了不同温度不同体积分数下复合材料的有效湿扩散系数。结果表明: 复合材料的有效湿扩散系数随温度的升高而增大, 随纤维体积分数的增大而减小; 在相同温度、 相同体积分数下, 正六边形排列的纤维复合材料的湿扩散系数比正方形的略大。计算结果及经验公式与Gueribiz曲线基本一致, 说明用单胞模型计算复合材料的湿扩散性能是非常有效的, 有助于理解纤维复合材料的湿扩散机制和性能。      

丙烯腈共聚物/醋酸乙烯共聚物共混纤维相容性与吸水性能的关系

丙烯腈共聚物中加入少量醋酸乙烯共聚物进行湿法纺丝,可制得内部含有大量微孔、吸水性能很好的共混纤维。从高聚物溶解度参数出发,应用Scott方程,对共混物相容性及相分离状态进行了预测,并用动态粘弹仪测定了共混纤维的相分离状态,发现实验结果与分析预测完全一致。在此基础上,进一步研究了共混纤维相容性与吸水性能的关系。     

PET/PLA共混物中小分子扩散行为的分子动力学模拟

采用分子动力学(MD)模拟方法研究了O2、CO2小分子在不同质量比(90/10、70/30、50/50、30/70和10/90)聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)/聚乳酸(PLA)共混物中的扩散行为,基于Einstein关系式计算了小分子在共混物中的扩散系数。讨论了不同探针半径对自由体积分数(FFV)的影响以及自由体积分数与扩散系数的关系。研究结果表明,探针半径越大,自由体积分数越小;扩散分子的动力学半径越小,在同一比例PET/PLA共混物中的扩散系数越大,与自由体积理论取得统一。当PET/PLA共混物质量比为70/30时共混物的阻隔性能最好。     

PU/PVDF共混中空纤维膜结构与性能

采用熔体纺丝后拉伸的方法制备了聚氨酯(PU)/聚偏氟乙烯(PVDF)共混中空纤维膜,研究了拉伸对共混膜形态结构的影响,通过测定水通量随透膜压力的变化讨论了PU/PVDF共混中空纤维膜的压力响应性能,并对不同拉伸倍数所得膜压力响应性能差异进行了研究.结果表明,拉伸过程增大了聚合物间界面微孔的通透性,有效地提高了膜的水通量;且随拉伸倍数的提高,PU/PVDF共混中空纤维膜界面微孔的回复性有所提高.     

考虑纤维/基体界面相的复合材料湿扩散模型

通过类比复合材料湿扩散与热传导的控制方程以及边界条件,以Halpin & Tsai模型为基础,发展了一个考虑了纤维/基体界面相的三相复合材料湿扩散模型,并研究了纤维界面随机损伤对湿扩散的影响。建立了纤维周期排布、随机排布、界面相损伤随机分布3种细观有限元模型。用上述模型分析了单向复合材料横向有效湿扩散系数（TEMDUC）随纤维和界面相体积分数、湿扩散性能以及界面相损伤率变化的规律,理论预测与有限元计算结果一致。研究发现：界面相或纤维相的扩散系数存在一个临界值,当扩散系数小于该临界值时,TEMDUC随纤维体积分数的增大而减小;反之,TEMDUC随纤维体积分数的增大而增大,此临界值的大小与纤维体积含量无关。研究还发现纤维界面损伤率相同的条件下,其分布的随机性对复合材料的有效湿扩散系数影响不大。     

聚四氟乙烯微孔膜及其无机粒子共混膜的结构及性能

以聚乙烯醇(PVA)为成膜载体,由聚四氟乙烯(PTFE)分散乳液制得PTFE微孔膜,通过对不同烧结温度的研究得出PTFE烧结模型,在烧结初期有利于PTFE形成微孔结构.在成膜体系中引入纳米无机粒子,得到PTFE/无机粒子共混平板膜.研究了无机粒子对共混膜结构及性能的影响,结果表明PTFE与碳酸钙(CaCO_3)粒子的粘结性差,在烧结成型过程中PTFE基质相与CaCO_3产生界面相分离形成微孔,形成的界面微孔不同于PTFE双向拉伸产生的纤维-结点状裂隙孔结构.共混膜经适当拉伸后孔隙率显著提高.     

日本第23届炭素材料学会年会论文要旨题录

日本第２３届炭素材料学会年会论文要旨题录１Ａ０１混合法制备载金属活性炭纤维时微孔结构的控制平野亚希子等１Ａ０２用聚合物共混法制备活性炭纤维远藤伸将等１Ａ０３用聚合物共混法制备载铂活性炭纤维大泉亘等１Ａ０４中孔活性炭纤维的合成及其吸附性能玉井久司等１Ａ...     

电纺PLLA/PCL/PEG共混纤维膜的结构及性能

采用静电纺丝技术制备了聚乳酸（PLLA）/聚己内酯（PCL）/聚乙二醇（PEG）共混纤维膜,考察了溶剂体积比、共混物共混质量比、溶液浓度对电纺纤维形貌的影响,研究了共混纤维膜的热稳定性、结晶性、力学性能及亲水性。结果表明加入PEG有效提高了共混纤维膜的热稳定性和结晶性,提高了共混纤维膜的拉伸强度、弹性模量和亲水性能。     

聚丙烯腈共混纤维凝固过程中的扩散现象——Ⅰ,扩散系数的测定

本文采用显微-电视-摄像系统对共混高聚物原液在静态凝固过程中的扩散系数进行了测算,并研究了共混体系对其扩散系数的影响。研究结果表明,在DMF和NaSCN水溶液中聚丙烯腈共混原液的扩散系数通常大于聚丙烯腈原液的扩散系数。     

纤维增强混凝土氯离子扩散系数的多尺度预测模型

纤维增强混凝土材料属于多相非均质复合材料,其宏观耐久性能由微观和细观的组分占比和夹杂关系共同决定。为考虑纤维增强混凝土材料不同尺度下的非均质性对整体氯离子扩散系数的影响,本文基于从微观到宏观的多尺度方法选取了不同层级代表单元,建立了纤维增强混凝土氯离子扩散系数多尺度预测模型。模型在充分考虑微观水泥水化过程和阈值效应的基础上,分析了细观尺度下纤维、骨料及其与水泥浆体的结合界面对混凝土宏观扩散性能的共同影响,并探究了纤维尺寸、纤维-浆体界面过渡区厚度等因素与扩散系数之间的影响关系,且通过第三方试验对模型的可靠性进行了验证。参数化分析的结果表明,当水灰比大于一定限值(约为0.45),水泥浆体的氯离子扩散系数与水灰比呈指数增长,而在细观层级上,纤维-浆体界面过渡区是影响混凝土整体扩散性能的主要因素：纤维掺量的增加和纤维直径的减小都会增大界面过渡区的体积,而较高的纤维过渡区体积占比和纤维界面扩散系数都会增大纤维增强混凝土的宏观氯离子扩散系数。结果还表明混凝土扩散系数与纤维掺量之间并无直接关系,而需要综合考虑纤维直径、界面过渡区厚度等各种因素的影响。本文所提模型能够有效预测纤维增强混凝土的扩散系数...     

聚丙烯腈纤维预氧化过程中微观结构的演变

利用扫描电镜(SEM)、广角X射线衍射(WAXD)和小角X射线散射(SAXS)对200～275℃范围内逐步预氧化的聚丙烯腈纤维的断面形貌与微观结构进行了测试.根据各样品的WAXD,SAXS数据,分别计算了预氧化纤维的微晶尺寸、纤维内微孔大小、小孔洞所占的体积分数及微孔的分形维数,分析了材料的微观组织结构在预氧化过程中的变化.结果表明:随着预氧化温度的升高,纤维的微晶尺寸先增大后减小,纤维内微孔的尺寸先减小后增大,小孔洞所占的体积分数不断增大,微孔的分形维数先减小后增大.     

CA／PAN中空纤维血浆分离膜的结构与性能

本研究以CA及PAN的共混溶液,通过干-湿法纺丝制取中空纤维,利用共混高聚物各组分在凝固剂中相分离速度的差异,形成具有稳定结构的中空纤维孔膜,该膜用于分离血液中的血浆成分具有良好效果。讨论了成型条件及添加剂等对膜结构、性能的影响,用SEM及图相分析仪、MAP压汞仪及DSC等分析手段,对膜的微孔结构、形态、孔尺寸及中空纤维膜的血浆通量和水通量等进行了系统的考查。     

PAN纤维炭化过程中缺陷结构的温度效应

采用小角X射线散射(SAXS)方法研究了PAN纤维在炭化及石墨化过程中微孔缺陷结构随热处理温度的变化.由微孔结构散射形成的PAN基碳纤维SAXS散射花样经圆积分处理后为光滑曲线.使用一维散射曲线计算得到微孔结构均方回转半径、相对孔体积、孔隙率、比表面积结构参数随温度的变化规律.结果表明:随热处理温度提高PAN基碳纤维微孔结构变化分为三个阶段:400～700℃微孔体积变化(孔的融合)为主,形态变化为辅;700～1800℃微孔体积变化(孔的分裂与缩小)与形态变化(边缘复杂化)基本同步;而1800～2400℃微孔形态变化为主,体积变化为辅.     

石墨纤维的比表面积与孔隙结构的测定与分析

为了定量地描述和分析石墨纤维的比表面积和孔隙结构,采用低温氮吸附法测定石墨纤维在液氮温度和不同压力条件下的氮气吸附-脱附等温曲线.研究表明石墨纤维属于微孔材料,含有大量的微孔和极少量的介孔;石墨纤维的BET比表面积、总孔体积和平均孔径分别为541.00m2/g、0.2436cm3/g、1.8010nm,其微孔的比表面积...     

三叶复合型导电纤维的制备及性能研究

用白色导电TiO_2熔融造粒制备导电母粒,通过熔融纺丝技术制备共混型导电纤维和三叶复合型导电纤维。采用SEM、XRD和TG对2种导电纤维结构和性能进行表征。结果表明:导电TiO_2质量分数基本相同情况下,三叶复合型导电纤维的体积电阻率比共混型导电纤维的低2个数量级,导电性能明显优于共混型导电纤维,且力学性能得到改善;三叶复合型导电纤维表面光滑,摩擦系数上升较小,利于后序纺织加工。     

VA/PAA-AM共混高吸水纤维的形态结构

对PVA/PAA-AM高吸水纤维的形态结构进行了研究.以AA、AM为单体,在PVA 溶液中二元共聚,并由聚合物溶液纺丝制备出高吸水纤维.分别采用WAXD和SEM对共混纤维的结晶性和相容性进行测定,WAXD证明,纤维中只存在PVA的结晶,其结晶性能随纤维组成、热处理温度、热处理时间变化.SEM观察表明,高吸水纤维在形态上具有微相分离海岛型结构,PAA-AM在纤维中形成均匀分散的颗粒,随AM加入量的增加,颗粒的数目增加。     

Al2O3含量对PVDF/PVC/Al2O3共混中空纤维膜的影响

以聚偏氯乙烯(PVDF)、聚氯乙烯(PVC)和纳米氧化铝(Al2O3)三元共混,制备中空纤维膜,探讨Al2O3含量对膜性能的影响。结果表明,由于适量Al2O3的加入,中空纤维膜膜孔结构明显改善,大孔减少,微孔增多;亲水性明显提高。Al2O3为最佳含量3%时,水通量和截留率分别达到了289L/(h·m2)和77.2%。     

SEM研究微孔聚丙烯中空纤维膜的形成

利用扫描电子显微镜研究硬弹性聚丙烯拉伸过程中形态的变化和微孔的形成,同时,重点讨论了聚丙烯熔体的温度、所受拉伸比等对聚丙烯中空纤维膜微孔结构的影响。结果表明,聚丙烯熔体的温度较低、所受拉伸比较大,所形成的微孔膜孔径分布均匀、孔隙率较高。