水性超细碳黑在N-甲基吗啉-N-氧化物溶液中的分散稳定性

 采用直接分散法和乳液聚合法分别制备了可用于Lyocell纤维原液着色用的水性分散型超细碳黑和包覆型超细碳黑,研究了不同方法得到超细碳黑的粒子大小以及在N-甲基吗啉-N-氧化物(NMMO)溶液中的分散稳定性。研究结果表明包覆型超细碳黑的平均粒径明显小于分散型超细碳黑,包覆型超细碳黑在NMMO溶液中的离心稳定性和耐热稳定性高于分散型超细碳黑,NMMO溶液中加入包覆型超细碳黑,其粘度明显下降,且加入量越大,粘度下降越明显。     

N-甲基吗啉-N-氧化物改性对苎麻精干麻纤维染色性能的影响

苎麻精干麻纤维经N-甲基吗啉-N-氧化物(NMMO)溶液改性,考察NMMO溶液改性对苎麻纤维的断裂强力、纤维构架(红外光谱分析)及纤维染色性能的影响.结果表明,随着NMMO质量分数的升高,纤维断裂强力逐渐下降,最低降到29 cN;红外光谱表明苎麻纤维中羟基数量明显增加;染料上染苎麻纤维的上染率有明显提高而固色率稍微下降,但最终固色率还是提高了.当NMMO的质量分数为80%时,染料上染率提高了42%,固色率下降了5%,而最终固色率增加了25%.     

N-甲基吗啉-N-氧化物去除苎麻残胶研究

苎麻生物脱胶后的残胶影响其后续纺纱加工.在不损伤纤维素的前提下,采用绿色环保且可回收的N-甲基吗啉-N-氧化物(NMMO)水溶液对苎麻生物脱胶麻的残胶进行处理,考察w(NMMO)、温度、时间和浴比对去除苎麻残胶的影响.结果表明,苎麻在w(NMMO)=50％,70℃,浴比1∶20水浴加热60min条件下,残胶率达到最低(2.28％).     

基于N-甲基吗啉-N-氧化物溶剂制备聚芳砜酰胺/纤维素阻燃纤维

为制备兼具阻燃和吸湿性能的纤维,采用N-甲基吗啉-N-氧化物(NMMO)水溶液为共溶剂,分别将纤维素(cellulose)和聚芳砜酰胺(PSA)溶解后进行共混制备纺丝液,通过干喷湿法纺丝制备PSA/cellulose共混纤维,并对纺丝液及共混纤维的结构和性能进行表征与分析。结果表明:NMMO对PSA具有良好的溶解性能,纺丝液均质、稳定,制备的共混纤维呈现出PSA富集于纤维表层的类皮-芯结构;PSA/cellulose纤维具有良好的阻燃性能、吸湿性能和力学性能,当纤维素质量分数达到30%时,共混纤维仍可达到阻燃纤维标准,其断裂强度为2.08 cN/dtex,无需后道牵伸处理就能达到较高的强度,此时PSA/cellulose纤维的回潮率提高为8%,具有良好的可染性。     

减压膜蒸馏用于纤维素溶剂N-甲基吗啉-N-氧化物浓缩回收研究

为解决纤维素绿色溶剂N-甲基吗啉-N-氧化物(NMMO)传统浓缩回收工艺存在的能耗高、回收率低等不足,提出基于减压膜蒸馏(VMD)技术的NMMO浓缩回收方法。通过考察VMD过程中真空度、料液流速、料液温度、料液浓度对膜蒸馏过程的影响,并对深度浓缩的可行性和体系运行稳定性进行研究。结果表明:膜蒸馏通量随真空度、料液流速、料液温度的增大而增大,随料液浓度的增大而减小,产水浓度随真空度的增大而减小,而料液流速、料液温度、料液浓度对产水浓度影响不明显;采用VMD过程可成功将初始质量浓度为100 g/L的NMMO溶液浓缩至467.2 g/L,体系在连续5个浓缩周期共60 h的运行过程中,保持了较好的运行稳定性,对NMMO的截留率始终保持在99.88%以上。所提方法具有良好的技术可行性。     

炭黑/Lyocell纤维素膜的制备及其性能

为解决水性颜料色浆对Lyocell纤维纺丝液造成的凝固问题,利用N-甲基吗啉-N-氧化物（NMMO）基超细炭黑,采用原液着色技术制备了炭黑/Lyocell纤维素膜,探讨了炭黑/Lyocell纤维素膜的颜色性能、耐溶剂迁移性能、力学性能和结晶性能。结果表明,当炭黑含量为纤维素质量分数的3 %时,着色纤维素膜的颜色深度达到饱和,不再随炭黑含量的增加而升高,且炭黑质量分数低于3 %时,着色纤维素膜的摩擦和水洗牢度较高,耐水、丙酮和乙醇迁移性能良好。通过扫描电镜观察发现,炭黑在极性较高的水中更容易发生迁移。炭黑对纤维素膜的断裂强力和断裂伸长率有影响,但不会改变纤维素膜的晶体结构,研究结果对实现Lyocell纤维原液着色具有重要的参考作用。     

超细氧化炭黑原液着色黏胶纤维的结构与性能

为探究超细氧化炭黑对原液着色黏胶纤维结构和性能的影响,利用超细氧化炭黑,采用原液着色技术制备了原液着色黏胶纤维。借助扫描电子显微镜、透射电子显微镜、热重分析仪、和X射线衍射仪研究了原液着色黏胶纤维的结构与性能。结果表明:当超细氧化炭黑质量分数小于等于3%时,超细氧化炭黑在黏胶纤维内分布均匀,纤维表面较光滑,且断面结构致密;超细氧化炭黑提高了黏胶纤维的热稳定性、结晶度和力学性能,当炭黑质量分数为3%时,纤维的强度和断裂伸长率分别为2. 56 cN/dtex和21. 5%;原液着色黏胶纤维具有良好的耐溶剂迁移性能和颜色性能,当超细氧化炭黑质量分数为3%时,L值为13. 33,摩擦、水洗色牢度均大于3级。     

聚丙烯腈纤维原液着色用纳米炭黑的制备及性能

纳米炭黑是聚丙烯腈纤维原液着色的关键材料之一,本研究以改性丙烯酸酯嵌段共聚物（SUA020）为分散剂,采用超声波制备了以二甲基甲酰胺（DMF）为分散介质的纳米炭黑,探讨了纳米炭黑对聚丙烯腈纤维原液性能的影响。结果表明当炭黑质量分数为10%,SUA020对炭黑质量分数为20%,在超声波处理功率为600W条件下分散20min,所制备纳米炭黑的粒径为108.7nm。纳米炭黑在聚丙烯腈纤维原液中具有良好的相容性和稳定性,当纳米炭黑对纤维干重为9.0%时,所制备原液着色聚丙烯腈浆膜的K/S值达到最高。     

苎麻纤维在NMMO溶液中的溶胀与溶解

在不同N-甲基吗啉-N-氧化物(NMMO)体积分数[φ(NMMO)]、温度和时间条件下,考察苎麻纤维在NMMO水溶液中的溶解和溶胀情况.结果表明:在90℃条件下,当φ(NMMO)≥70%时,苎麻纤维被迅速切断并溶解,没有明显的溶胀现象;当φ(NMMO)=30%～60%时,苎麻纤维只发生溶胀,其溶胀增大率比水溶胀高;当φ(NMMO)20%时,苎麻纤维发生水溶胀.在60～80℃条件下,当φ(NMMO)=30%～80%时,苎麻纤维发生溶胀,其直径增大率最高达到210%;当φ(NMMO)20%时,苎麻纤维发生水溶胀,其直径增大率为100%.研究表明:随着处理时间的延长,苎麻纤维的直径增大率逐渐上升,达到最大值后保持不变;随着φ(NMMO)的增加,苎麻纤维的直径增大率升高;随着温度的升高,苎麻纤维直径增大率到达最大值的时间提前.     

聚乳酸纤维原液着色用改性炭黑的制备及其性能

针对聚乳酸纤维原液着色过程中炭黑与聚乳酸相容性差导致其力学性能下降的问题,采用原位聚合法制备了聚乳酸改性炭黑,并对聚乳酸纤维进行原液着色。探讨丙交酯用量、反应温度、聚合时间对聚乳酸改性炭黑的粒径及粒径分布的影响,并对其在聚乳酸纺丝溶剂中的分散稳定性进行测试,同时对加入改性与未改性炭黑前后的聚乳酸纺丝液及聚乳酸膜进行分析与表征。结果表明:在丙交酯单体的用量为1.5 g、聚合时间为6 h、聚合温度为70 ℃时制备出的改性炭黑的粒径最小,为184.2 nm,且其在聚乳酸纺丝溶剂中可以稳定分散,与聚乳酸相容性较好;与未改性炭黑相比,加入改性炭黑后聚乳酸的力学性能得到提升。     

基于细乳液聚合法的超细包覆炭黑制备及其性能

以可聚合分散剂SE-10对炭黑进行分散,然后通过细乳液聚合法制备超细包覆炭黑,研究了共聚单体种类及用量、引发剂用量、反应温度和时间对超细包覆炭黑性能的影响。结果表明相对于丙烯酸正丁酯和苯乙烯,甲基丙烯酸甲酯制备超细包覆炭黑的粒径较小,当MMA用量为颜料质量的25%,过硫酸铵为共聚单体质量的2%,在80℃下反应2h,制得的超细包覆炭黑粒径为157.4nm,在80℃条件下密封放置24小时后,超细包覆碳黑的粒度变化率仅为2.58%,与聚合前相比,聚合后炭黑分散体耐热稳定性、离心稳定性和冻融稳定性更好。     

炭黑复合导电聚酯纤维的研制

为给导电纤维的生产提供参考,研究PET及不同质量分数导电炭黑/聚酯(CB/PET)导电母粒的熔点、熔融指数、特性黏度等性能,分析导电纤维的复合纺丝工艺,制备了三点外露截面形状的永久性导电纤维,测试了导电纤维的性能。结果表明:随着CB质量分数的增加,CB/PET熔体流动性能变差;在复合纺丝过程中,随着CB/PET导电母粒中CB质量分数的增加,纺丝温度和纺丝压力也要相应提高;导电纤维的导电性能随着CB/PET导电母粒中CB质量分数的增加而提高;随着牵伸比的提高,导电纤维的导电性能下降,导电纤维的最佳牵伸比为1.5。     

碳黑涂覆型聚酯导电纤维的制备与性能

为克服传统涂覆型导电纤维导电耐久性较差的缺点,采用纤维表面部分溶解的技术制备具有导电耐久性的溶解涂覆型聚酯导电纤维。研究和讨论了涂覆液中碳黑和聚酯含量对纤维体积比电阻及线密度的影响,并对所得纤维力学性能、耐水洗性能及耐热性能等进行了讨论和分析。结果表明,所得碳黑涂覆型聚酯纤维体积比电阻可达9.2Ω.cm,具有较好的导电耐久性且基本保持原纤维特性。     

原液着色聚酯纤维原位聚合用自分散纳米炭黑的制备及其性能

针对原液着色聚酯纤维原位聚合用乙二醇基色浆储存稳定性差、运输成本高的问题,采用控制变量法研究炭黑、分散剂、分散工艺对自分散纳米炭黑的影响,利用响应面优化试验,探讨制备过程中分散剂质量分数、研磨时间、研磨转速对自分散纳米炭黑粒径的影响,得出最优研磨分散条件。借助透射电子显微镜、热重分析仪、接触角测量仪等探究了自分散纳米炭黑的表观形貌、耐热性能和亲水性能等。结果表明：选用SUA-305作为分散剂,AP-104H作为炭黑,在分散剂质量分数为30%,研磨时间为2 h,研磨转速为3 500 r/min时,自分散纳米炭黑粒径最小,为85 nm,多分散性指数(PDI)为0.163,储存稳定性优良,预估储存周期为26.8个月;自分散纳米炭黑与乙二醇的接触角为7°,并展现出良好的自分散性能;自分散纳米炭黑的耐热性良好,满足在聚酯聚合阶段280℃不分解的要求。     

碳黑导电纤维的导电性能

为开发和拓展碳黑导电纤维的应用,利用体式显微镜和扫描电子显微镜对导电纤维的表面形态进行表征,测试了不同碳黑含量、不同线密度的导电纱线在标准环境下的电阻大小,并线性拟合了导电纱线电阻大小与测量长度的关系,对比分析了热定型温度和洗涤次数对纱线导电性能的影响。结果表明：碳黑导电成分在纤维表面,改善了锦纶纤维的力学性能;碳含量较高的纤维其导电性能优于碳含量较低的纤维,导电纱线电阻与它们的长度成正比,与截面成反比;锦纶导电纱的电阻值随着温度的升高而减小,纱线热处理温度不超过120 ℃;洗涤次数对锦纶导电纱线的导电性能影响小,纱线导电性能稳定。     

磷酸铁锂/炭黑/碳纳米纤维柔性正极的制备及其性能

为更好满足柔性锂离子电池对电极材料柔性化的需求,通过静电纺丝以及热处理的方法制备了兼具柔韧性和自支撑性能的磷酸铁锂/炭黑/碳纳米纤维(LiFePO₄/CB/CNFs)柔性正极材料,并对其结构和性能进行表征与分析。结果表明:合成的LiFePO₄活性物质为橄榄石结构,自支撑LiFePO₄/CB/CNFs柔性正极为具有较高孔隙的三维网络结构,CB和LiFePO₄活性物质均可较均匀地嵌在CNFs基体中,CB在LiFePO₄活性物质生成过程中对其纯度和晶体结构的形成未产生影响;当CB质量分数为0.10%和0.15%时,柔性正极均具有较好的电化学可逆性,首圈放电比容量分别为141.1和139.1 mA·h/g,首圈库伦效率分别为87.3%和87.6%,且循环100圈后仍保持性能稳定,第2圈后的库伦效率维持在99%左右。