浸渍整理对PAN预氧化纤维/芳纶复合滤料性能影响研究

通过以聚四氟乙烯(PTFE)乳液和三聚氰胺甲醛树脂(MF)为主的整理液对制备的针刺聚丙烯腈(PAN)预氧化纤维/芳纶复合滤料进行浸渍处理,提高其过滤性能。研究了浸渍处理对PAN预氧化纤维/芳纶复合滤料外观形态、透气性、拉伸性能、孔径和过滤性能的影响。结果表明,浸渍处理使复合滤料纤维表面形成膜状附着物,断裂强力有所提高,复合滤料透气性和孔径均有明显减小,孔径分布窄而集中;浸渍处理后的复合滤料对不同粒径微粒过滤效率均明显提高,其中对0.3μm和0.5μm微粒过滤效率分别达到65.87%和68.63%,提高最为显著,提高率高达98.94%和85.09%,对2.5μm微粒过滤效率高达98.66%。     

静电纺聚丙烯腈复合滤料的制备与性能

将聚丙烯腈粉末加入到N,N-二甲基甲酰胺中,制备12%(wt,质量分数)的纺丝液。以聚丙烯熔喷非织造布为基布,通过改变纺丝时间,制得不同厚度的复合滤料。通过扫描电子显微镜观察熔喷布和纳米纤维的外观形貌,并对复合滤料的孔径、孔径分布、过滤效率、透气性进行表征。结果表明:采用静电纺丝的方法纺制了平均直径为220nm的聚丙烯腈纳米纤维。随着纺丝时间的增加,复合滤料的孔径不断减小,过滤效率逐渐提高,透气性下降。当纺丝时间为60min时,复合滤料的孔径尺寸集中分布在2~5μm,对粒径"≥1.0μm2.0μm"颗粒的过滤效率为99.85%,压力降为200Pa,符合医用防护口罩技术要求,过滤性能达到2级。     

PAN预氧化纤维针刺复合滤料制备与性能研究

为了改善聚丙烯腈(PAN)预氧化纤维针刺滤料纤维间缠结性能差的问题,通过混入不同含量的聚苯硫醚(PPS)纤维制得PAN预氧化纤维针刺复合滤料,对其形态、纤维缠结程度、力学性能、透气性、孔径尺寸及其分布和过滤性能进行表征和分析。结果表明:添加PPS纤维,提高了滤料中纤维的缠结程度和滤料的致密性;滤料的纵向和横向断裂强力及断裂伸长率均有所提高,当PPS纤维含量为20%时,制得的PAN预氧化纤维针刺复合滤料的最小孔径、最大孔径和平均孔径分别为12.49μm、137.68μm和75.08μm;对微粒粒径为2.5μm的过滤效率达到85%,具有较好的过滤效果。     

硅烷偶联剂KH570改性TiO2超疏水滤料的制备与性能

通过溶胶-凝胶法以钛酸四丁酯为前驱体,醋酸为催化剂制备TiO₂溶胶,利用γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷（KH570）对其进行低表面能修饰,得到疏水改性的TiO₂溶胶,然后喷涂到滤料表面使其具有超疏水性。对改性前后滤料的润湿性、表面形貌、化学成分和过滤性能进行分析。结果表明：改性涂层均匀沉积在滤料表面,将纤维表面完整包裹,改性后滤料的水接触角达156.29°。在过滤风速为0.043~0.127 m/s时对粒径为0.3 μm的颗粒进行过滤性能测试,改性后滤料的过滤效率比未改性滤料平均增加2.7672%,过滤品质因数增加0.34%,提高了滤料的过滤性能。此外,在经50次砂纸磨损循环和30 h酸碱溶液浸泡后,疏水滤料仍具有超疏水性。通过清洁煤粉污染的表面发现改性滤料具有优异的自清洁性能。     

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。      

电气石颗粒/聚苯硫醚针刺毡复合过滤材料的过滤性能

为提高工业用过滤材料对细颗粒物的捕集效率,以袋式除尘用聚苯硫醚（PPS）针刺毡为基材,聚氨酯热熔胶膜为黏合层,通过溶液沉淀法将具有自发极化特性的电气石（TM）颗粒覆于基材表面,经热压处理制备了含不同纯度、不同含量、不同颗粒粒度的TM颗粒/PPS针刺毡复合过滤材料;利用SEM研究了TM对微细粒子的吸附情况,利用滤料性能测试装置研究了TM颗粒/PPS针刺毡的过滤性能,结果表明：附着TM颗粒后,TM颗粒/PPS针刺毡对亚微米粉尘过滤效率明显提高,TM纯度越高效果越好,纯度为87.16%时,滤料对0.3~1 μm粒子过滤效率提高幅度≥13.35%;最优附着浓度为5 mg·cm^-2时,用于综合评价滤料过滤效率与阻力的滤料品质因数Q_F值最高;TM颗粒粒径越小,过滤效率提升效果越明显,TM颗粒粒径18~38 μm时,对0.3~1 μm粒子过滤效率提高幅度≥7.25%。TM颗粒/PPS针刺毡复合滤料较传统针刺毡滤料过滤性能明显增强。     

机械共混法制备改性氧化石墨烯/天然橡胶复合材料及性能表征

采用Hummers法制备氧化石墨烯(GO),用硅烷偶联剂γ―氨丙基三乙氧基硅烷(KH-550)对氧化石墨烯进行改性,得到改性氧化石墨烯(MGO),并用红外光谱、X射线衍射仪和扫描电镜对其进行表征分析。用机械共混的方法制备MGO/天然橡胶(NR)复合材料,研究了MGO/NR复合橡胶的力学性能、动态性能以及动态生热性能,并与GO/NR复合材料性能对比。结果表明,经KH-550改性后的氧化石墨烯能有效地去除部分亲水基团,改善其在天然橡胶中的分散性。随着MGO用量的增加,复合材料的力学性能有所提高,损耗因子和动态温升均有所提高,Payne效应增大。     

水性聚氨酯导热复合材料的制备及性能研究

以氧化石墨烯为原料，采用3-氨丙基三乙氧基硅烷对其进行氨基化改性，利用水解产生的硅羟基和氧化石墨烯表面的含氧官能团进行缩合反应后，在使用二乙醇胺进行还原，得到改性还原石墨烯，对改性结果进行红外光谱分析。将其作为导热填料与内交联水性聚氨酯乳液原位聚合制备改性还原石墨烯/水性聚氨酯复合乳液，放入四氟乙烯模具室温干燥成膜，得到胶膜样品。利用万能材料试验机、导热系数测试仪和热重分析仪等手段研究填料质量分数对复合胶膜机械性能、导热性能和热稳定性的影响，利用扫描电镜观察胶膜的形貌，搭建热界面实验台考察其散热效果。结果表明：利用氨基化石墨烯改性水性聚氨酯，胶膜的拉伸强度、断裂伸长率、导热性能和热稳定性都能得到明显的提升。当填料质量分数为3%时，复合胶膜较纯胶膜热源温度降低了2.4℃,界面间传热效率得到提高。     

亲水型功能化石墨烯的分散性及其对水泥基复合材料力学性能的影响

为了解决石墨烯纳米片在水泥基体中的分散问题,采用芳基重氮盐(F)对氧化石墨烯(GO)进行改性,制备了一种新型亲水型功能化石墨烯(FG)。结果表明,FG在水溶剂中最大的分散浓度能够达到2.1 mg/mL。FTIR、拉曼光谱和XPS结果表明F成功对石墨烯进行了表面改性。对比纯水泥基体材料,本文所制备的亲水型FG/水泥复合材料的28天抗折强度和抗压强度相对提高了95.3%和78.3%。F对GO进行改性,实现了石墨烯在水泥基材料中的均匀分散及对其力学性能的提升。      

氧化石墨烯/改性磁性壳聚糖复合材料对Cu2+的吸附研究

以石墨粉和壳聚糖为原料,采用Hummers法制备氧化石墨烯,再用四氧化三铁、二乙烯三胺和柠檬酸改性壳聚糖,合成了羧甲基氨基化改性磁性壳聚糖;通过超声分散制备氧化石墨烯水溶胶,再与改性磁性壳聚糖进行复合,成功制得氧化石墨烯/改性磁性壳聚糖复合吸附材料。研究结果表明,在pH=6,吸附剂用量为50mg,吸附时间为90min条件下,氧化石墨烯/改性磁性壳聚糖复合吸附材料对100mL、50mg/L铜离子(Cu~(2+))的吸附容量达到70.3mg/g,且吸附行为符合Freundlich等温吸附模型。     

氧化石墨烯改性玄武岩纤维及其增强环氧树脂复合材料性能

为了改善玄武岩纤维/环氧树脂复合材料的界面性能,通过偶联剂对氧化石墨烯进行改性,并将改性后的氧化石墨烯引入到上浆剂中对玄武岩纤维进行表面涂覆改性,同时制备了氧化石墨烯-玄武岩纤维/环氧树脂复合材料.采用FTIR表征了氧化石墨烯的改性效果;运用SEM分析了改性上浆剂处理对玄武岩纤维表面及复合材料断口形貌的影响和作用机制.结果表明:偶联剂成功接枝到氧化石墨烯表面;玄武岩纤维经氧化石墨烯改性的上浆剂处理后,表面粗糙度及活性官能团含量增加,氧化石墨烯-玄武岩纤维/环氧树脂界面处的机械齿合作用及化学键合作用增强,界面黏结强度得到改善,玄武岩纤维的断裂强力提高了30.8%,氧化石墨烯-玄武岩纤维/环氧树脂复合材料的层间剪切强度提高了10.6%.     

电纺聚酰亚胺/氧化石墨烯复合纳米纤维膜的制备及性能研究

采用静电纺丝技术制备了氧化石墨烯(GO)不同含量的聚酰亚胺/氧化石墨烯(PI/GO)复合纳米纤维膜,并研究其结构、表面润湿性、热氧化特性、力学性能和过滤性能。结果表明,添加GO有利于纳米纤维的直径分布趋于均匀,在GO用量为0.5%(wt,质量分数)条件下,PI/GO复合纳米纤维膜平均纤维直径最小为(231±36)nm,孔隙率高达89.61%,拉伸强度为14.43MPa,杨氏模量为1.36GPa,断裂伸长率为10.84%,热氧化稳定性较纯PI纳米纤维膜提高了15℃,过滤效率最高达到96.5%,较纯PI纳米纤维膜提高了8%。添加GO能有效提高PI/GO复合纳米纤维膜的疏水性、力学性能及热氧化稳定性。     

改性SiO2凝胶涂层滤料制备与性能

从滤料表面改性的角度对提高滤料在高湿环境中运行的稳定性进行研究。以聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)滤料为基材、正硅酸乙酯(TEOS)为前驱体、甲基三乙氧基硅烷(MTES)为低表面能物质,采用溶胶-凝胶法,在滤料表面原位生成SiO₂纳米粒子,制备改性SiO₂凝胶涂层滤料。采用FESEM- EDS、FTIR和接触角测量仪分析了PET滤料表面化学成分、润湿性能及表面形貌的变化。结果表明:整理后PET滤料表面生成SiO₂纳米粒子,经MTES改性处理后滤料表面布满疏水的甲基基团,滤料疏水性能显著提高,其表面水接触角达154.11°。SiO₂颗粒在滤料表面均匀分布,凝胶聚合物仅在纤维交叉处沉积,使滤料透气性得以保证,过滤效率由97.0595%增加到99.2028%,过滤品质因数由0.02124增加到0.02761,提升了30%。      

新型微孔膜滤料的制备与除尘性能测试

针对常规除尘器滤料压力损失增长快、易磨损、易粘袋等问题,采用环氧树脂、丙酮、二乙烯三胺、有机玻璃树脂、无水乙醇等化学试剂对无纺布滤料基材进行表面改性处理,制备出新型微孔膜滤料;在对其孔径分布、透气性能、力学性能、过滤性能以及形貌结构等进行实验分析的基础上,探讨微观结构与除尘性能的关系。结果表明:无纺布滤料基材经表面改性处理后,新型微孔膜滤料的孔径尺寸为5～50μm,透气性略为降低、过滤精度和力学性能明显提升,机械强度增加;过滤风速在1.2 m/min以下时,新型微孔膜滤料的全尘过滤效率≥99%;分级过滤效率受粉尘粒径大小影响较小,对PM_(2.5)的分级过滤效率≥96%;静态过滤压损随着过滤风速的增大而增大,动态过滤压损随着过滤时间的增加而增大;新型微孔膜滤料的过滤方式为表面过滤,表面附着的三维网状光滑膜层能提高过滤精度,充当粉尘初层,降低动态过滤压损,减少粉尘沉积,提高过滤效率,降低清灰难度。     

4,4′-二氨基二苯甲烷改性氧化石墨烯/环氧树脂复合材料的制备及性能研究

采用4,4′-二氨基二苯甲烷(DDM)处理氧化石墨烯(GO),将处理后的氧化石墨烯(GO-DDM)与环氧树脂(EP)充分混合制备了改性氧化石墨烯/环氧树脂复合材料(GO-DDM/EP)。通过红外光谱(FT-IR)、X射线衍射(XRD)和透射电子显微镜(TEM)等分析方法对GO-DDM进行表征,采用电子万能试验机和悬臂梁冲击试验机对制得的复合材料进行力学性能测试。结果表明:DDM成功地接枝在GO的表面,极大提高了GO在有机溶剂中的分散性,且GO不再分散在水中。当复合材料中的GO-DDM含量为0.9%时,其拉伸强度提升了64.9%,冲击强度提升了17.0%。     

氨基化氧化石墨烯在水性防腐防火一体化涂料中的应用EI北大核心CSCD

用Hummers法制备氧化石墨烯(GO),并用乙二胺对氧化石墨烯(GO)进行氨基化得到氨基化氧化石墨烯(NGO),将季戊四醇磷酸酯(PEPA)、三聚磷酸铝(ATP)与NGO三者复配并添加到水性环氧树脂中,制备出水性环氧防腐防火一体化涂料。使用IR、XRD、SEM等手段对GO和NGO的结构和形貌进行了表征。结果表明,已经制备出GO并成功地对其表面实现了氨基化改性。电化学测试、盐雾试验、耐火极限测试、残炭形貌分析和热失重分析的结果表明,颜基比P/B=0.2的复合涂层具有最佳的防腐性能和防火性能。     

TiO2/石墨烯复合材料的制备及其光催化性能

本文以氧化石墨烯和钛酸丁酯为原料,利用水热法一步制备了TiO2/石墨烯复合光催化材料,研究了氧化石墨烯用量、反应温度、反应时间对TiO2/石墨烯复合材料光催化活性的影响。采用XRD,SEM,TEM和氮气吸附-脱附实验(BET)对复合光催化材料的物相、颗粒粒径、形貌及比表面积进行了表征。结果表明,本实验最佳条件是:氧化石墨烯1mg,制备温度为180℃,反应时间为16 h。产物中的TiO2为锐钛矿晶型,其平均粒径约为18 nm。复合材料的比表面积为170m2/g,平均孔径为12.45 nm。在可见光照射(λ>420nm)下以TiO2/石墨烯为光催化剂对有机染料罗丹明B(Rhodamine B,RhB)进行光催化降解,其光催化活性明显高于相同条件下制备的TiO2。     

水性异氰酸酯改性石墨烯/聚氨酯复合乳液防腐性能研究

通过逐步聚合反应将异氰酸酯功能化石墨烯(IGN)接枝到水性聚氨酯(WPU)链段中,制备得到水性异氰酸酯改性石墨烯/聚氨酯纳米复合乳液(IGN/WPU)。通过傅里叶变换红外的光谱(红外光谱)、原子力显微镜(AFM)、扫描电镜(SEM)对氧化石墨烯(GO)、IGN、WPU及IGN/WPU复合材料的结构进行表征,并研究了IGN含量对复合乳液作为金属防腐涂层性能的影响。结果表明,随IGN含量增加,涂层硬度提高,水蒸气透过率下降,防腐效率增大。当m(IGN)=1%(质量分数)时,涂层硬度达到了2H,水蒸气透过率降低到51.98g/m2·h,与空白样相比防腐效率提高了94.70%。     

电纺制备明胶/壳聚糖/羟基磷灰石/氧化石墨烯抗菌复合纳米纤维的研究

本研究模拟细胞外基质成分与结构, 采用静电纺丝法成功制备出明胶/壳聚糖/羟基磷灰石/氧化石墨烯四元复合纤维。重点考察该体系中物质浓度对复合纤维形貌及抗菌性能的影响。结果表明: 明胶浓度增大会增大纤维的直径, 但浓度过大会出现粘连现象, 其最佳浓度为15~20%; 加入壳聚糖(CS)会出现细纤维分支, 其浓度为1%左右较佳; 增加羟基磷灰石(HA)浓度, 可提高电纺液的导电性, 降低纤维中的珠状物和粘联现象发生, 粒径为12 μm的HA浓度为5%时纤维形态较好; 加入氧化石墨烯后可使纤维形态均匀、光滑。最后对四元复合纤维进行了抗菌性能考察, 发现氧化石墨烯的加入增强了复合纤维的抗菌性。明胶/壳聚糖/羟基磷灰石/氧化石墨烯四元复合纤维对金黄色葡萄球菌和大肠杆菌均具有较好的抗菌效果。     

氧化镧/聚丙烯防X射线复合纤维的制备及性能表征

先采用熔融纺丝方法制备了不同氧化镧含量的氧化镧/聚丙烯复合纤维,然后采用对二甲苯在相同处理时间(1 h)不同温度(105~109℃)下溶解复合纤维中的部分聚丙烯基体以提高纤维中氧化镧含量,并对处理过后的纤维进行扫描电镜、X射线屏蔽性能等测试。此外,采用硅烷偶联剂改性氧化镧,通过熔融纺丝法制备了表面活性氧化镧/聚丙烯复合纤维,并对其作了差示扫描量热分析、扫描电镜、力学测试等性能表征。实验结果表明,随未改性氧化镧添加量增加,纤维力学性能下降,玻璃化转变温度向低温方向移动,纤维热稳定提高;有机改性可改善氧化镧在聚丙烯中的分散,提高纤维的力学性能,纤维玻璃化转变温度较纯聚丙烯纤维升高;用对二甲苯在107℃处理1h所获取的复合纤维中氧化镧含量最高,X射线屏蔽性能最优。