碳纤维在水溶液中的分散性研究

本文研究了不同长度、不同基质的碳纤维在水溶液中的分散性,以及不同分散剂的分散效果。     

短碳纤维在不同分散剂中的分散性

碳纤维增强水泥基复合材料(CFRC)已成为一种很有潜力的智能材料,其制备的关键是尽可能将碳纤维均匀分散到水泥基体中,这样才能得到性能优良的CFRC复合材料。该研究探讨了制备CFRC前期阶段碳纤维分散这一关键环节中,甲基纤维素(MC)、羧甲基纤维素钠(CMC)、羟乙基纤维素(HEC)3种常用分散剂的质量分数对短碳纤维在其水溶液中分散性的影响;分析了一定温度下分散剂质量分数和溶液黏度的关系;从纤维素结构出发,解释了不同分散剂的分散效果。实验表明,采用超声波对短碳纤维进行预分散,然后加入分散剂继续超声分散,均能提高短碳纤维的分散性。短碳纤维的分散性与分散剂的种类和质量分数有关。一定温度下,分散剂质量分数相同时,分散剂对短碳纤维的分散效果为HEC>CMC>MC,HEC掺量为水泥质量的0.6%~0.8%、其水溶液质量分数为1.56%~1.77%时,短碳纤维在水溶液中呈理想分散态。     

羟丙基甲基纤维素对碳纤维增强环氧树脂力学性能的影响

为了提高短切碳纤维(CF)的分散性从而提高复合材料的力学性能,通过采用羟丙基甲基纤维素(HPMC)为分散剂的方法,研究了CF增强环氧树脂复合材料(EP/CF)的力学性能。利用扫描电子显微镜(SEM)研究了HPMC作为分散剂对CF在环氧树脂中分散的影响;并利用傅里叶红外光谱法(FTIR)和差示扫描量热法(DSC)分析了HPMC与基体的相互作用;采用动态热机械分析(DMA)和万能试验机表征复合材料的力学性能,通过SEM考察了材料断裂面的显微结构和断裂形态。研究表明:HPMC能有效分散CF,使得CF与环氧树脂E-51基体之间形成良好界面作用,复合材料的拉伸强度和冲击强度分别提高47.5%和62.7%。     

炭黑在沥青基短切碳纤维补强天然橡胶中的作用

研究炭黑及沥青基短切碳纤维表面臭氧改性对碳纤维填充天然橡胶(NR)硫化胶物理性能的影响。结果表明:臭氧改性后,碳纤维的涂覆层基本去除且表面粗糙度明显增加;碳纤维/NR复合材料拉伸断面中碳纤维表面光滑且与NR发生明显脱粘,复合材料物理性能较低;填充30份炭黑N330后,碳纤维/NR复合材料物理性能显著提高,炭黑/短纤维/NR复合材料和炭黑/臭氧改性碳纤维/NR复合材料的拉伸强度分别达到18.6和26.9 MPa,较碳纤维单独填充时分别提高了431%和627%;碳纤维与炭黑具有类似的微观结构,炭黑在碳纤维补强NR时起到桥梁作用,从而大大增强了两者间的界面强度。     

加工工艺对短切碳纤维/橡胶复合材料性能的影响

采用轿车子午线轮胎胎侧胶配方研究混炼工艺对短切碳纤维/橡胶复合材料性能的影响。结果表明:短切碳纤维使复合材料的硬度和定伸应力提高,拉伸强度、拉断伸长率与撕裂强度降低,压缩生热提高,耐屈挠性能无明显变化;在开炼工艺中,割刀次数多的复合材料压缩生热升高,薄通次数多会破坏复合材料的取向及分散,割刀3次、薄通6次的复合材料综合性能较好;在密炼工艺中,适当提高转子转速,短切碳纤维/橡胶复合材料综合性能较好,延长混炼时间对复合材料的性能没有明显影响,转子转速为100 r·min~(-1),混炼时间为6 min的复合材料综合性能较好。     

短碳纤维的分散性与CFRC复合材料的力学性能

碳纤维增强水泥基复合材料(CFRC)是新发展起来的一种功能材料,制备CFRC复合材料过程中,碳纤维在水泥基体中的分散性直接影响CFRC复合材料的力学性能。借助超声波和分散剂羟乙基纤维素(HEC),实现了短碳纤维在水泥基体中的均匀分散。对所制备的CFRC复合材料的断口形貌,作了SEM观察和能谱分析;测试了试件的抗压强度和抗折强度。结果发现,水灰质量比为0.44,碳纤维均匀分散,其质量掺量为0.6%时,复合材料的抗压强度可提高20%,抗折强度提高129%。     

沥青基短切碳纤维的表面臭氧改性对碳纤维/天然橡胶复合材料结构与性能的影响

研究沥青基短切碳纤维表面臭氧改性时间及碳纤维用量对碳纤维/天然橡胶（NR）复合材料结构与性能的影响。结果表明：随着臭氧处理时间的延长,碳纤维表面涂覆层逐渐减少直至消失,表面粗糙度明显增大,与NR的界面粘合明显改善;与添加未处理碳纤维的NR硫化胶相比,臭氧改性碳纤维/NR硫化胶的拉伸强度大幅提高;随着改性碳纤维（臭氧处理3.5 h）用量的增大,碳纤维/NR硫化胶的拉伸强度、拉断伸长率在碳纤维用量为5份时出现最大值; 添加5份改性碳纤维（臭氧处理3.5 h）可使NR硫化胶的初始分解温度提高10 ℃。     

导电炭黑和沥青基短切碳纤维对丁腈橡胶性能的影响

研究导电炭黑及其与沥青基短切碳纤维(PCF)并用对丁腈橡胶(NBR)物理、导电和导热性能的影响。结果表明:随着导电炭黑用量增大,导电炭黑/NBR硫化胶的拉伸强度、撕裂强度和热导率均呈增大趋势,而体积电阻率呈阶梯形减小趋势;随着导电炭黑用量减小和PCF用量增大,导电炭黑/PCF/NBR硫化胶的拉伸强度和撕裂强度均明显减小,体积电阻率略有降低,而热导率呈线性增大趋势。     

短切碳纤维对天然橡胶/顺丁橡胶复合材料性能的影响

以天然橡胶(NR)和顺丁橡胶(BR)为基料,以短切碳纤维(SCF)为添加剂,制备了SCF/NR/BR复合材料,考察了SCF用量对NR/BR的摩擦性能及力学性能的影响。结果表明,SCF可增强NR/BR基体的强度,增大其硬度。在NR/BR混合胶中加入15份SCF可以降低混合胶的摩擦系数,减少混合胶的磨损量,提高混合胶的耐磨性能。SCF增强的NR/BR在摩擦过程中发生了磨粒磨损和黏着磨损,形成了卷曲磨屑。     

短切碳纤维及碳纤维布增强硅橡胶复合材料的制备及力学性能

将短切碳纤维(CF)、白炭黑和甲基乙烯基硅橡胶(VMQ)共混后,与碳纤维布(CFC)复合制备VMQ复合材料.考察了CFC层数对复合材料的拉伸性能、邵尔A硬度、耐磨性能及动态力学性能的影响.结果表明,随着CFC层数的增加,复合材料的扯断伸长率基本不变,拉伸强度逐渐升高.与仅添加10份(质量,下同)CF的复合材料相比,加入...     

活性炭纤维吸附邻硝基苯胺水溶液的研究

采用活性炭纤维(ACF)处理邻硝基苯胺模拟废水,通过静态和动态吸附实验,研究了pH、盐含量、吸附时间对吸附效果的影响,测定了吸附等温线和动态穿透曲线,并进行了ACF再生实验。结果表明,在实验条件下,ACF对邻硝基苯胺的吸附速率很快,5 min去除率达96%,在pH4.4~10.4条件下吸附效果较好,盐的含量对吸附效果影响较小,吸附等温线能用Langmuir和Freundlich方程较好地拟合。溶液流速增大,穿透时间提前,吸附饱和的ACF用无水乙醇再生,重复5次,邻硝基苯胺的回收率均在95%以上,ACF的吸附效率无明显变化。     

活性炭纤维电极法降解水中有机物的研究

电化学氧化作为处理废水中的有机物 ,尤其是生物难降解有机物的方法之一 ,具有广泛的应用前景。采用一种新型电极———活性炭纤维电极 ,在低的电流密度 (<10mA/cm2 )和低的电解质浓度 (0 .0 7mol/LNa2 SO4)下 ,实现了对水杨酸水溶液的在线降解。同时还研究了电流密度、传质、电解质种类和浓度等因素对电解过程的影响 ,并对氧化机理进行了初步的讨论     

涤纶的亲水化及分散性能研究

采用碱处理对涤纶进行亲水化改性。用傅利叶变换红外光谱、X射线衍射、扫描电镜等分析手段对亲水化处理后涤纶的结构进行了表征 ,并探讨亲水化处理对纤维的亲水性、分散行为及与植物纤维混抄时抄造性能的影响。结果表明 ,碱处理后 ,涤纶的亲水性基团增多 ,结晶度下降 ,纤维表面产生微孔 ,纤维的亲水性得到明显改善 ,处理后的涤纶与植物纤维混抄时有较好的分散性能和抄造性能     

等离子体射流耦合活性碳纤维去除水中糖皮质激素

糖皮质激素（glucocorticoids,GCs）作为一类环境内分泌干扰物,引起了环境领域越来越多的关注。由于缺乏有效控制水中GCs污染的技术,本研究搭建了并联等离子体射流耦合活性碳纤维系统（paralleling plasma jet/activated carbon fiber,PPJ/ACF）以有效降解水中的糖皮质激素氟轻松（fluocinolone acetonide,FA）。当PPJ/ACF系统的放电功率为49.7W、ACF投加量为3g/L时,处理60min后,FA的去除率可达96 %,能量利用率为96mg/kWh,能耗量为0.36kWh/L。PPJ与ACF联用有显著的协同效应,ACF可提供催化位点及吸附GCs位点,PPJ可原位释放ACF吸附位点。通过添加自由基抑制剂,发现羟基自由基（·OH）是降解FA的主要作用自由基。通过超高效液相色谱飞行时间质谱联用仪（ultra-high performance liquid chromatography coupled with quadrupole time-of-flight mass spectrometer,UHPLC-QTOF）检测分析了FA可能的中间产物,根据中间产物分析FA的降解途径主要包括脱氟、酮酸脱羧、脱甲基、分子内环化、裂解和酯水解,表明FA毒性降低。因此,PPJ/ACF系统可有效控制GCs污染。     

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。     

预氧化牵伸对碳纤维强度的影响

在温度及压力恒定的情况下,对预氧化纤维进行牵伸实验,对不同牵伸率的预氧化纤维进行“皮芯”结构分析,并对不同的牵伸情况下所得碳纤维进行强度及单丝直径进行分析,得出牵伸率与强度的对应关系,预氧化牵伸率15%时预氧丝的“皮芯”结构最合适,所得碳纤维强度最高。     

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%。     

活性碳纤维对苯胺的吸附性能研究

采用静态吸附法探究活性碳纤维对苯胺溶液的吸附能力,探讨了在不同的吸附时间、不同质量的活性碳纤维、不同初始浓度的苯胺溶液和不同p H值、盐效应、温度等条件下对吸附效率的影响,同时探讨了颗粒活性炭对苯胺溶液的吸附能力。研究结果表明,活性碳纤维对苯胺溶液具有良好的吸附效果,即使在常温下,活性碳纤维对苯胺都具有较高的吸附效率,而盐的质量分数也会提高其吸附效率,对实际应用有参考价值;相同质量的颗粒活性炭对苯胺溶液的吸附效果不及活性碳纤维。     

碳纤维面状发热材料的性能研究

本文研究了碳纤维面状发热材料在热压过程中的电性能变化以及在通电使用过程中电阻变化规律,结果表明：热压过程中,压力,温度及绝缘树脂的固化等对碳纤维面状发热体的电阻性能会产生影响,具有“压实搭接”的特性,压力对电阻起很重要的作用,其次是树脂的熔融固化过程,压制过程中导电纸电阻呈下降趋势,随通电时间的增加,碳纤维面状发热体的电阻趋于稳态化,具有恒功率的特征。碳纤维面状发热板具有远红外辐射特性,其波长在８