调温纳米纤维/织物复合材料的制备与性能研究

为了研究一种新的环保型调温智能纺织品,利用静电纺丝技术制备了相变材料/PLA纳米纤维膜,使用莫代尔/纳米纤维膜/羊毛织物的三明治结构得到了纳米纤维/织物复合材料。研究了纳米纤维的形貌结构和热学性能,对复合织物进行了透湿透气性、保温性能和保温稳定性测试。分析结果表明:纳米纤维表面粗糙但粗细均匀且具有一定的取向性;纳米纤维膜的熔融温度为22.83℃,熔融热焓为80.37J/g;含有1.5g纳米纤维膜的复合织物的透湿透气性良好,透湿量为5070.24g/(m2·24h),透气率为193.59mm/s;复合织物的温度从20℃上升到35℃比普通织物慢了5min,表现出优异的调温性能;经过20次升降温循环测试,复合织物的自调温效果没有明显变化,说明其调温性能具有良好的稳定性。     

梳状相变聚合物为芯材的复合调温纤维的制备及热性能

通过自由基聚合方法成功制备的新型梳状相变聚合物-聚二乙二醇十六烷基醚单丙烯酸酯（PC16E2AC）,其相变温度为35℃,十分接近人体温度。选取PC16E2AC为芯材,丙烯腈偏氯乙烯共聚物（P（AN-co-VDC））为皮材,利用同轴湿法纺丝工艺制备了一系列热焓值不同的PC16E2AC-P（AN-co-VDC）复合调温纤维,并对其形貌、结构和热性能进行了表征。结果表明：制备的PC16E2AC-P（AN-co-VDC）复合调温纤维直径均一,表面光滑,具有明显的皮芯结构。并且随着皮芯挤出比（S：C）的增加,皮材直径逐渐增大,芯材直径逐渐减小,复合调温纤维的断裂强度逐渐增大,热焓值也从23 J/g逐渐增加到57 J/g。此外,PC16E2AC-P（AN-co-VDC）复合调温纤维在低于220℃具有良好的热稳定性。300次的冷/热循环测试和24 h的抽提实验表明,该复合调温纤维具有良好的耐热循环稳定性和抗渗透性。值得注意的是,PC16E2AC-P（AN-co-VDC）复合调温纤维的相变温度始终在35℃左右,表明其有望用于智能纺织品领域。     

膨化高氯酸铵的制备及其性能研究

使用膨化剂在减压条件下制备出膨化高氯酸铵（AP）。利用扫描电镜、粒度分析仪、傅里叶红外光谱仪、比表面积仪、差示扫描量热仪、热失重分析仪及感度仪分别对膨化AP进行形貌分析和性能测试。结果表明:膨化AP颗粒表面具有沟壑,内部具有孔洞结构,粒径D₅₀=22.559 μm;与未膨化的原料AP相比,膨化AP低温分解温度提高16.0 ℃,高温分解温度提高6.7 ℃,分解热提高322.3 J/g;比表面积增大92.2%,吸湿性增大;极限撞击能为10 J,撞击感度提高。制备AP/HTPB(端羟基聚丁二烯)和膨化AP/HTPB复合推进剂并测定其燃速,膨化AP/HTPB复合推进剂燃速提高4.1%。     

双向应力场对HDPE1158分子取向结晶效果的影响

利用自行设计制造的剪切拉伸双向复合应力场挤管装置生产出了双向自增强的高密度聚乙烯(HDPE)管材。采用差示扫描量热法(DSC)和大角X射线衍射法(WAXD)研究分析了该双向应力场对HDPE1158分子的结晶效果和取向行为的影响。结果表明,剪切拉伸双向复合应力场能改善管材的结晶度、耐热性和分子的取向效果。结晶度从68.37%提高到81.86%,比常规管材提高了13.51%;结晶熔融潜热从200.3J/g提高到239.9J/g,比常规管材提高了39.6J/g;熔融峰向高温漂移了约1.5℃;熔程变窄了1.36℃;自增强管材轴周向上的分子取向效果都更好。     

腈纶废丝/硬脂酸相变纤维的制备及性能研究

以硬脂酸(SA)为相变储能物质,腈纶废丝(PAN)为聚合物基体,采用湿法纺丝法制备了PAN/SA相变纤维。研究表明,相变纤维中PAN与SA大分子依靠分子间作用力结合在一起;SA在纤维基体中分布均匀,无相分离现象;PAN/SA相变纤维的相变焓达到48.84J/g,且DSC热循环显示纤维具有较好的热稳定性;PAN/SA相变纤维相对于PAN纤维具有良好的保温性;PAN/SA相变纤维在110℃热空气中迅速干燥的力学性能优于常温处理的力学性能。     

碳酸钙/铜渣复合固硫剂热解性能分析研究

首次分析研究铜渣作为添加剂,加入到碳酸钙中形成的碳酸钙/铜渣复合固硫剂的热解性能。通过XRD、DTA、BET、SEM分析可知,铜渣的加入能够改善碳酸钙/铜渣复合固硫剂的热解性能。热解分析表明:铜渣中的铁橄榄石(Fe2SiO4)、磁铁矿(Fe3O4)、白云石(CaMg(CO3)2)在高温下热解,产生对烟气脱硫有积极作用的Fe2O3、CaO、MgO、SiO2等物质。当铜渣加入量为10%(质量分数)时,碳酸钙/铜渣复合固硫剂的开始失重温度和失重时间比单独分析纯CaCO3的开始失重温度和失重时间分别降低85.9℃和提前13.3min,有利于脱硫反应的提前进行,延长了脱硫反应时间且降低了能耗;在煅烧温度为900℃时,碳酸钙/铜渣复合固硫剂比表面积达到最大值8.799m2/g,与单独分析纯CaCO3的比表面积5.00m2/g相比,其增幅达75.98%。     

方位角不对称的PAN/CNT复合纤维的晶态结构与性能

通过原位聚合法合成聚丙烯腈(PAN)/碳纳米管(CNT)复合溶液,经过湿法纺丝技术制备了PAN/CNT复合原丝。通过X射线衍射仪,扫描电子显微镜和单丝拉伸仪研究了CNTs对PAN纤维晶态结构及力学性能的影响。结果表明,在方位角扫描图中,随着PAN/CNT复合纤维的制备过程,其双峰的不对称性逐渐增加,其强度比从1.054增加到1.258;复合原丝的结晶度(53.10%)高于PAN原丝的结晶度(51.89%);在赤道扫描图中,PAN/CNT复合原丝的斜方晶系200晶面峰比PAN原丝明显,且晶粒尺寸高于PAN原丝;复合原丝的断面形貌出现更多的微纤结构,且比PAN原丝具有更高的拉伸模量。     

微弧等离子喷涂碳纳米管/纳米Al2O3-TiO2复合涂层高温性能研究

采用等离子喷涂技术制备了5wt%CNTs/Al2O3-TiO2复合涂层,借助SEM、热红联仪和RAM反射率测试系统对CNTs/Al2O3-TiO2复合涂层的组织结构、高温氧化性能、电磁特性进行了分析.结果表明:CNTs/Al2O3-TiO2复合涂层的组织结构致密、孔隙率低,CNTs分散均匀,碳纳米管与Al2O3-TiO2陶瓷粘结剂之间具有良好的界面相容性.在20～700℃高温氧化过程中,CNTs起始失重温度为471.29℃,CNTs/Al2O3-TiO2复合涂层的高温氧化性能有一定提高,起始失重温度从471.29℃提高到507.8℃,而碳纳米管的失重率从100%下降到33.68%.CNTs/Al2O3-TiO2复合涂层具有较好的高温吸波性能,25℃时复合涂层的反射率峰值为-7.86dB.随温度的升高,CNTs/Al2O3-TiO2复合涂层的反射率峰值不断减小,谐振频率向低频移动,300℃时复合涂层的反射率峰值为-12.88dB,小于-5dB频带宽为4.48GHz.     

MWNTs/PBO共混纤维的制备及性能

通过原位分散方法将不同含量的多壁碳纳米管（MWNTs）引入聚对苯撑苯并二噁唑（PBO）聚合体系,共混产物采用液晶纺丝法纺制成高性能MWNTs/PBO纤维。用偏光显微镜观察了MWNTs的分散状况,发现将MWNTs先预分散在多聚磷酸（PPA）中再添加可以有效地改善其分散性,热失重分析仪、强力仪研究了纤维的热稳定性能和力学性能。结果表明,MWNTs质量分数为2%的共混纤维的拉伸强度和模量分别达到4.69 GPa和128.8 GPa,比相同卷绕速度下PBO纤维提高了24.2%和23.5%,起始热分解温度也从668.9℃提高到700.8℃。MWNTs的质量分数达到5%时由于团聚严重,降低了PBO的可纺性,影响了纤维的性能。      

CA-LA-MA-PA-SA/PAN/MWNTs-COOH相变复合纤维膜的结构与热性能

以脂肪酸五元低共熔物(CA-LA-MA-PA-SA)为固-液相变材料,以聚丙烯腈/羧基化多壁碳纳米管(PAN/MWNTs-COOH)复合纤维膜为支撑载体,其中PAN/MWNTs-COOH的质量比例为95/5和90/10,通过物理吸附法制备CA-LA-MA-PA-SA/PAN/MWNTs-COOH定形相变复合纤维膜。系统分析了复合纤维膜的形态结构、相变温度和焓值、储放热速率。SEM观察结果表明CA-LAMA-PA-SA五元低共熔物被成功地吸附到静电纺PAN/MWNTs-COOH复合纤维膜的多孔网络结构中。DSC测试结果表明制备的纤维膜的相变融化温度和焓值约为19℃和121～129kJ/kg。传热测试结果表明添加MWNTs-COOH后复合纤维膜的储热和放热效率得到显著提高。     

水相悬浮聚合制备MWCNTs/PAN复合微球及其电纺纤维

先用Fenton试剂（过氧化氢/硫酸亚铁）对多壁碳纳米管进行改性处理（-fMWCNTs）,再通过水相悬浮聚合法制备了多壁碳纳米管/聚丙烯腈（-fMWCNTs/PAN）复合微球,用静电纺丝技术制备了-fMWCNTs/PAN复合纤维膜。通过扫描电镜（SEM）、热重分析仪（TGA）和万能试验机研究了-fMWCNTs对电纺纤维...     

聚丙烯/蒙脱土定形相变材料共混纤维的结构与性能

自制了蒙脱土定形蓄热功能粒子,通过熔融共混纺丝制备了聚丙烯/蒙脱土定形相变材料蓄热功能复合纤维。通过连续变倍体视显微镜观测、强伸试验、差热分析等手段,对复合纤维的结构及性能进行了研究。结果表明,掺混蒙脱土定形相变材料的复合纤维表面形态仍然光滑、圆润;当定形相变材料掺量为12%时,共混纤维相转变温度为34.8℃,相变焓为...     

Carbon fibers modified with carbon nanotubes

Carbon nanotubes were used to modify a polyacrylonitrile (PAN) polymer solution before the manufacture of the carbon fiber precursor. The modified PAN fibers were spun from a dimethylformamide solution containing a small amount of single-walled carbon nanotubes. The fibers were characterized by thermogravimetry and optical and scanning electron microscopy. Structure, morphology, and selected properties of the composite polymeric fibers and the fibers after carbonization are characterized. The mechanical properties of the fibers are examined. It is found that nanotubes in the PAN solution have a strong tendency to form agglomerates that inhibit suitable macromolecular chain orientation of the carbon fiber precursor. Fibers manufactured from such a solution have similar mechanical properties to those from a pure PAN precursor, and after carbonization the resultant carbon fibers are very weak. A comparison of pure carbon fibers and those containing nanotubes reveals slight differences in their structural ordering.     

水解聚丙烯腈/大豆分离蛋白凝胶纤维的电刺激性能

采用水解聚丙烯腈(HPAN)和大豆分离蛋白(SPI)的共混水溶液复合得到纺丝原液,用自制纺丝设备挤到含一定量戊二醛和浓硫酸的饱和Na2SO4水溶液的凝固浴中,交联成型、拉伸干燥得到HPAN/SPI响应性水凝胶纤维,研究了电刺激性能.结果表明,在电解质溶液中非接触直流电场作用下,HPAN/SPI水凝胶纤维具有电流刺激响应性,表现为凝胶纤维弯曲现象.随着凝胶网络中-COOH含量的增加,纤维的弯曲度成阶段性增加,较高的聚丙烯腈含量使这种变化更为明显.HPAN/SPI水凝胶交联度、离子强度和pH的变化使得弯曲先增大后减少.在非直流电场的作用下,在wPAN=0.6,Na2SO4浓度为0.10 mol/L,pH=11水溶液中,电场强度为20 V时凝胶纤维的弯曲率达到极大值.该比例的HPAN/SPI凝胶纤维在Shiga凝胶弯曲理论中的Y取极大值.     

聚丙烯腈纤维改性条件优化及其对模拟电镀废水的净化作用

为了寻求低价、环保的电镀废水处理方案,将廉价的聚丙烯腈(PAN)纤维与羟胺试剂反应对PAN纤维进行改性,使其上氰基螯合获得偕胺肟基纤维。通过改变各种改性条件,探讨了改性条件对PAN改性纤维在重金属单离子溶液和多离子混合溶液中吸附性能的影响。结果表明:最佳改性条件为21.2 g/L PAN纤维,27.0 g/L盐酸羟胺,pH值为7.0,70℃下反应2 h;改性PAN纤维对模拟电镀废水中的Cu2+,Zn2+,Ni2+,Pb2+,Cd2+等重金属离子均有较好吸附性能,其中对Cd2+吸附效果最好,吸附量为55 mg/g;在多离子混合溶液中优先选择吸附Cd2+;改性PAN纤维再生效果优良,可重复利用。     

Ion adsorption studies of micro and nano acrylic fibers modified by ethanolamine

Micro and nano polyacrylonitrile fibers were modified to polyacrylonitrile‐monoethanolamine (PAN‐MEA) through reaction PAN with ethanolamine. The modified PAN fiber was prepared by conversion nitrile groups into hydroxyle groups using ethanolamine solution with different concentration under refluxing at 91°C. Modified raw acrylic fibers (RAF) with submicrometer diameters ranging from 120 to 300 nm were produced using electrospinning in N,N‐dimethyl formamide (DMF). The PAN‐MEA micro and nano fibers were examined as chelating material in a series of batch adsorption experiments for removal of Cu (II), Pb (II) and Ni (II) ions. The fiber structure has been investigated by different experimental techniques of characterization such as Fourier transform infrared spectroscopy (FT‐IR), thermogravimetric analysis (TGA), and scanning electron microscopy (SEM). Also, the physical and mechanical properties has been investigated in this study. Nano fibers show adsorption metal ions more than the usual fiber because of high ratio of surface to mass.     

溶解法分级聚丙烯腈纤维精细结构

采用不同浓度的二甲基亚砜水溶液对聚丙烯腈(PAN)初生纤维进行溶解分级处理,利用紫外光谱定量研究溶解液中组分含量,凝胶渗透色谱、X射线衍射和差示扫描量热仪研究PAN初生纤维中不同组分的分子结构、结晶结构和热性质特性。研究结果表明,随着二甲基亚砜浓度的增加,溶解液的吸光度逐渐增大,说明可通过调整溶解能力将PAN纤维分成不同级分;未溶解PAN纤维的相对分子质量逐渐增大,(110)晶面(29°衍射)出现,表明纤维分子结构链段增长及规整性增加。说明进入低浓度溶液的组分,相对分子质量低且排列规整性差,反之亦然。采用溶解法可将干湿法PAN初生纤维结构逐次分级及定量,再结合常规纤维结构表征方法,可研究纤维更精细的结构。