丁腈橡胶/芳纶短切纤维复合材料的制备及性能研究

采用高锰酸钾硫酸溶液对芳纶短切纤维表面进行改性处理,然后再与丁腈橡胶复合制备了丁腈橡胶/芳纶短切纤维复合材料。探讨了芳纶短切纤维表面不同处理时间对复合材料机械性能的影响。结果显示,当芳纶短切纤维表面处理时间为20 min时,复合材料的拉伸强度达到最大值;复合材料的扯断伸长率随纤维表面处理时间的增加呈上升趋势,但处理时间超过20 min后,扯断伸长率的变化趋于平缓;复合材料的撕裂强度和硬度随处理时间的增加变化不明显。     

硅烷偶联剂对芳纶的优化改性

采用硅烷偶联剂KH-550对芳纶进行表面处理。通过单因素法分析硅烷偶联剂KH-550在不同处理条件(浓度、温度和时间)下芳纶的断裂强力和界面剪切强度;再通过正交实验法得到硅烷偶联剂KH-550改性芳纶的最佳方案。结果表明,硅烷偶联剂KH-550表面处理芳纶的最优工艺为:浓度20%,温度55℃,时间7 h;得到芳纶的界面剪切强度增加率远远高于断裂强力损失率,芳纶的断裂强力损失率为7.79%,界面剪切强度增加率为14.59%,有利于纤维与树脂界面的结合。     

对位芳纶表面的氧化改性研究

针对对位芳纶极性差、表面光滑、与树脂材料黏合性差的问题,通过利用重铬酸钾-浓硫酸氧化体系对对位芳纶进行氧化改性试验及分析,研究改性前后对位芳纶的力学性能及表面形态变化情况。采用模糊数学分析法对试验数据进行分析处理,并通过红外光谱分析、扫描电镜观察纤维外观形态变化情况,从而得出对位芳纶表面氧化改性的最佳工艺为:重铬酸钾质量浓度7.5 g/L,浓硫酸质量分数10%,温度40℃,时间30 min。     

环氧树脂/多巴胺增强芳纶纤维界面性能

由于芳纶纤维表面光滑且呈现化学惰性,与环氧树脂等基体材料结合后界面性能较差。为此,采用多巴胺在不同时间下对改进型芳纶Ⅲ纤维表面进行改性处理,并研究了对环氧树脂/多巴胺改性芳纶纤维界面性能的影响。对扫描电子显微镜对纤维改性前后表面形貌进行表征,发现纤维改性后表面粗糙度提高,利于与环氧树脂间界面结合。利用傅里叶变换红外光谱、X射线光电子能谱对纤维改性前后基团和表面元素含量进行表征,改性后纤维表面活性基团增加,极性增强。通过热重分析表明聚多巴胺成功吸附在纤维表面。测量纤维表面接触角,改性后的接触角更小,有利于环氧树脂润湿纤维。采用横向丝束复合材料的拉伸强度表征环氧树脂/芳纶纤维的界面性能。最终确定了多巴胺浓度为2 g/L,在多巴胺溶液中处理4 h为最佳条件,在该条件拉伸强度比为改性前提高了28.06%,拉伸弹性模量提高了14.68%。     

聚丙烯纤维与丙烯酸接枝共聚反应的研究

用高锰酸钾 /硫酸作为引发体系 ,聚丙烯纤维与丙烯酸进行接枝共聚反应。研究聚丙烯纤维接枝率与硫酸浓度、丙烯酸浓度、高锰酸钾浓度、高锰酸钾预处理纤维时间、预引发时间、聚合温度和反应时间的关系。结果表明 :硫酸浓度为 0 .2 mol/ L,高锰酸钾浓度为 5× 10 - 3mol/ L,丙烯酸浓度为 0 .8mol/ L,高锰酸钾预处理时间为 30 min,预引发时间为 32 min,反应温度为 80℃ ,反应时间为 3.5h时 ,接枝率较高。     

硫酸改性Hβ沸石酯化催化剂研究

沸石分子筛由于其具有活性高、选择性好、易分离、可再生、对环境无污染等优点已广泛应用于石油炼制、石油化工和精细有机合成等工业生产中。油酸丁酯作为重要的有机化工产品应用广泛,研究以Hβ沸石作为催化剂来合成油酸丁酯具有重要意义。以油酸和正丁醇为原料,经硫酸改性的Hβ沸石为催化剂,催化合成油酸丁酯,考察了硫酸浓度、处理时间、处理温度、焙烧温度和焙烧时间等改性条件对油酸转化率的影响,通过实验得到最佳的硫酸改性条件:硫酸浓度为0.1 mol/L,硫酸处理时间为3 h,硫酸处理温度为80℃,焙烧温度为550℃,焙烧时间为5 h。在此条件下,油酸转化率可达到58.8%。     

氨气等离子体改性处理芳纶Ⅲ表面的研究

以氨气为反应气体,对芳纶Ⅲ进行等离子体表面改性处理,研究了等离子体处理时间和处理功率对纤维表面性能的影响;采用X射线光电子能谱、场发射扫描电镜、接触角和微脱粘实验等测试方法对改性前后纤维表面元素组成、形貌、润湿能力以及界面粘结强度进行表征。结果表明:芳纶Ⅲ经过氨气等离子体改性后,表面含氮极性基团的含量增加,粗糙程度增大,润湿能力得到明显的改善;当氨气等离子体处理时间为15 min,功率为100 W时,芳纶Ⅲ与环氧树脂的界面粘结强度从处理前的12.9 MPa提高到18.2 MPa,与水的接触角由处理前的71.4°下降到46.8°。     

芳纶Ⅲ表面接枝改性的研究

为改进芳纶Ⅲ增强树脂复合材料的层间剪切性能,采用1,6-己二异氰酸酯(HDI)对芳纶Ⅲ进行表面接枝改性处理;通过正交实验方法讨论了不同处理条件对芳纶Ⅲ复合材料层间剪切强度的影响;并对改性前后纤维的表面结构形貌及浸润性能进行表征。结果表明:最佳的接枝改性条件为HDI与催化剂质量比100∶1,反应时间24 h,反应温度20℃;芳纶Ⅲ经表面接枝处理后,纤维表面出现凸棱与凹槽,且接枝了活泼的—NH2基团,纤维与环氧树脂的接触角由处理前的73.6°减小至45.2°,芳纶Ⅲ对树脂的浸润性提高,从而提高其复合材料的层间剪切强度。     

PBT熔喷非织造布的接枝改性研究

研究了以高锰酸钾/硫酸(KMnO4/H2SO4)为引发剂,丙烯酰胺与PBT熔喷非织造布的接枝共聚反应。考察了溶胀剂甲苯浓度、高锰酸钾浓度、硫酸浓度、预引发温度、预引发时间、丙烯酰胺浓度、反应温度及时间等因素对接枝共聚反应的影响规律。结果表明:当溶胀剂甲苯浓度为2%、高锰酸钾浓度为1.5×10-3mol/L、硫酸浓度为0.3mol/L、预引发温度为60℃、预引发时间为60min、丙烯酰胺浓度为0.35mol/L、反应温度为60℃、反应时间为3.5h时,接枝效果最佳。     

超声波处理对芳纶帘线表面形态及与胶料粘合性能的影响

试验研究超声波处理对芳纶帘线表面形态及与NR/SBR胶料粘合性能的影响。结果表明 ,芳纶帘线的耐热温度可达 5 0 0℃ ;在蒸馏水中 ,超声波的空化作用可对芳纶帘线表面进行清洗和刻蚀 ,消除帘线表面的弱边界层 ;在碱性或酸性条件下 ,超声波作用可加快芳纶的水解 ,增加芳纶表面的活性基团 ,提高帘线与橡胶基质的静电吸附和化学键合作用 ,从而提高芳纶帘线与NR/SBR胶料的粘合性能 ;超声波处理芳纶时氢氧化钠溶液和硫酸最佳的质量分数均为 0 2 0 ,适宜处理时间分别为 10和 15min。     

Argon low‐temperature plasma modification of chopped aramid fiber and its effect on paper performance of aramid sheets

Chopped aramid fiber was modified by an argon low‐temperature plasma treatment to enhance the interfacial strength of aramid paper. The water contact angle of the aramid fiber and the tensile strength, tearing strength, and evenness of the aramid sheets were investigated under different conditions, and the parameters of the argon low‐temperature plasma modification, like gas pressure, discharge power, and discharge time, were optimized. The chemical structure and surface morphology of the fiber after plasma modification were characterized by X‐ray photoelectron spectroscopy, atomic force microscopy, and scanning electron microscopy. The strengthening mechanism of aramid paper by low‐temperature plasma modification was also studied. It was found that the argon low‐temperature plasma treatment introduced some new polar groups onto the fiber surface and increased the fiber surface wettability and roughness. © 2017 Wiley Periodicals, Inc. J. Appl. Polym. Sci. 2017 , 134, 45215.     

PBT熔喷非织造布的接枝改性研究

研究了以高锰酸钾/硫酸为引发剂,丙烯酰胺与PBT熔喷非织造布的接枝共聚反应。考察了溶胀剂甲苯浓度、高锰酸钾浓度等因素对接枝共聚反应的影响规律。结果表明:当甲苯质量分数为2.0%、高锰酸钾浓度为0.001 5 moL/L、硫酸浓度为0.30 moL/L、预引发温度为60℃、预引发时间为60 min、丙烯酰胺浓度为0.35 moL/L、反应温度为60℃、反应时间为3.5 h时,接枝效果最佳。     

低温等离子体改性芳纶1414的研究

对芳纶1414进行低温等离子体表面改性以改善其构成复合材料时的界面黏结性能。设计正交试验,得到低温等离子体处理芳纶1414的最佳条件为放电功率100 W,处理时间300 s,放电压强20 Pa。采用电子单纤维强力机、纤维摩擦因数测定仪、纤维接触角测量仪、扫描电子显微镜和傅里叶变换红外光谱仪对改性前后的芳纶1414进行性能表征。结果表明:经过低温等离子体改性的芳纶1414的断裂强力较原样下降了6.3%,静摩擦因数上升了15.7%,表面接触角减小了36.8%,纤维表面出现微小均匀的凹槽,增大了比表面积,引入了自由基团,增大了表面反应活性,从而改善了与树脂基体复合时的黏结强度。     

芳纶的酸处理研究与性能测试

采用质量分数50理前后芳纶及其织物的结构、表面形貌及力学性能.结果表明:在未处理前芳纶表面光滑,处理后芳纶及其织物被刻蚀,有明显沟壑;在经过酸处理后芳纶强力下降,质量分数20%的磷酸对芳纶处理效果明显,强力下降少,质量分数20%硫酸对织物处理效果比磷酸的好.     

DBD等离子体改性芳纶表面的动态工艺研究

采用介质阻挡放电(DBD)空气等离子体,选择不同放电强度及处理时间对芳纶表面进行连续动态处理。通过扫描电镜以及光电子能谱仪对处理前后芳纶表面进行表征。结果表明,经DBD等离子体处理后的芳纶表面粗糙度有较大提高,浸润性显著提高,且纤维表面C元素质量分数下降超过5%,0元素质量分数约上升8%;芳纶表面的粗糙度、浸润性及含氧基团含量均随放电强度和处理时间的增加而提高。     

活性炭纤维的改性及对苯酚的吸附性能研究

用硫酸铜、高锰酸钾、硫酸亚铁、氢氧化钾、柠檬酸、硝酸铜、乙酸铅、硝酸等溶液浸渍处理活性炭纤维,考察了改性活性炭纤维对废水中苯酚的吸附性能。结果表明,用硫酸铜溶液改性的活性炭纤维对苯酚的吸附性能强于未改性的活性炭纤维,经高锰酸钾、硫酸亚铁、氢氧化钾、柠檬酸、硝酸铜、乙酸铅、硝酸等溶液改性的活性炭纤维对苯酚的吸附能力下降。浓度为0.05%~1%的硫酸铜溶液对0.2 g活性炭纤维进行改性的效果优于其它浓度的硫酸铜溶液。活性炭纤维上负载的铜离子过多会降低活性炭纤维对苯酚的吸附量。     

表面处理芳纶纤维在丁羟橡胶中的应用

为改进芳纶纤维的表面光滑、化学惰性强、与橡胶黏结性能差等缺点,用硅烷偶联剂KH-550对其表面进行改性处理.用电子能谱仪(ESCA)和扫描电镜(SEM)对改性后的纤维和丁羟橡胶表面进行了测试,结果表明:C元素的含量明显下降,N和O元素的含量提高,纤维表面活性提高.制得芳纤/丁羟橡胶复合材料的拉伸强度由未处理的2.58 MPa提高到处理后的3.22 MPa.处理后,由SEM得到芳纶纤维丁羟橡胶复合材料表面的丁羟橡胶量增加.在KH-550的质量分数为5%、处理时间为5 h的条件下,芳纶纤维的处理效果最佳.     

介质阻挡放电在芳纶表面改性中的应用

综述了介质阻挡放电应用于芳纶表面改性研究的最新进展;介绍了介质阻挡放电的机理、特点以及国内主要的介质阻挡放电等离子体的设备;阐述了介质阻挡放电对芳纶亲水性能和粘结性能等表面性能的改善。指出芳纶等离子体表面改性的时间效应限制了其广泛应用,应进一步加强纤维表面等离子体改性的机理研究。     

硅烷偶联剂改性芳纶的性能测试

采用硅烷偶联剂对芳纶进行改性,然后用傅里叶红外光谱仪、单一纤维接触角测试仪和X射线衍射仪对改性前后的芳纶进行测试、观察并分析。结果显示:红外光谱分析表明芳纶的改性发生在纤维的表面,并没有对纤维大分子产生明显破坏;接触角测试表明改性后芳纶的接触角变小,说明KH550硅烷偶联剂可改善芳纶的亲水性;X射线衍射测试表明芳纶结晶度有所下降,可以更好地与树脂黏结。