碳纳米管添加剂对Lyocell纺丝原液流变行为及其纤维结构与性能的影响

制备了添加不同质量分数多壁碳纳米管(MWNTs)的Lyocell纺丝原液,对其流变性能进行了研究,并通过干湿法纺丝得到MWNTs填充的Loycell纤维,分别采用扫描电镜(SEM)和强度仪等对纤维的形态结构与力学性能进行了分析.研究结果表明,添加了MWNTs的纤维素/NMMO·H2O溶液属典型的切力变稀型流体.随着溶液中MWNTs添加量的增加,溶液粘度逐渐增大.在MNT质量分数达到1%时,体系粘度呈现出最大值,但随着MWNTs质量分数的进一步增加,体系的粘度又出现明显的下降趋势.对所制得的MWNTs/Lyocell复合纤维的SEM分析结果显示当MWNRs质量分数≤1%时,MWNTs在Lyocell基体中分布均匀;当MWNTs质量分数＞1%时,复合纤维中MWNTs开始发生团聚.对纤维的力学性能分析进一步表明添加适量的MWNTs可使Lyocell纤维的力学性能提高,其中,1% MWNTs质量分数的Lyocell纤维的初始模量和强度分别比未添加MWNTs的Lyocell增加32.9%和18.8%.     

PAN/ZnO抗静电纳米复合纤维膜的制备及性能研究

为了提高聚丙烯腈(PAN)纤维的抗静电性能,以聚丙烯腈原丝为基料,N,N-二甲基乙酰胺(DMAC)为溶剂配制了聚丙烯腈纺丝液。然后通过超声波及机械搅拌的方法将不同质量分数的导电性能良好的纳米氧化锌(Zn O)分散在聚丙烯腈纺丝液中,配制成PAN/Zn O二元复合纺丝液,采用高压静电纺丝技术制备具有抗静电性能的PAN/Zn O纳米复合纤维。研究了PAN纺丝液、PAN/Zn O二元复合纺丝液的可纺性以及不同质量分数的纳米氧化锌对PAN/Zn O纳米复合纤维膜的结晶度及体积比电阻的影响。结果表明:纺丝液的可纺性较好,在体积分数为12%,纺丝电压为18k V,接收距离为15 cm,推进速度为0.000 5 mm/s的条件下进行静电纺丝,可以得到纤维直径均匀,纤维平行伸直度良好,表面光滑的PAN纳米纤维;随着纳米氧化锌质量分数的提高,PAN/Zn O纳米复合纤维表面变得粗糙,但结晶度无明显变化,体积比电阻减小,抗静电性能提高。     

LLDPE/MWCNTs复合薄膜的结晶行为和力学性能

为提高线性低密度聚乙烯(LLDPE)的拉伸强度和模量,扩大其应用领域,将多壁碳纳米管(MWCNTs)与LLDPE共混,通过熔体挤出-拉伸法制备了LLDPE/MWCNTs复合薄膜.利用扫描电子显微镜(SEM)、X-射线衍射仪(XRD)、拉曼光谱分析和拉伸测试对LLDPE/MWCNTs复合薄膜的结晶行为及力学性能进行表征.结果表明:MWCNTs在基体中分散均匀,形成取向的纳米杂化串晶结构;MWCNTs和LLDPE基体间界面结合力较强;MWCNTs的异相成核作用促进了聚合物分子链的结晶,使结晶度增加;MWCNTs的加入显著改善了复合薄膜的拉伸强度和模量,当MWCNTs的含量为1%时,拉伸强度和模量分别提高了101.8%和117.6%,同时,韧性也提高到原来的2.5倍.     

改性多壁碳纳米管/溶聚丁苯硫化胶研究

为提高多壁碳纳米管(MWNTs)在橡胶中的分散性能,增强MWNTs与橡胶的界面作用,采用偶联剂γ-氨丙基三乙氧基硅烷对MWNTs进行改性,通过机械混炼法制备了多壁碳纳米管/溶聚丁苯橡胶(SSBR)复合材料。利用傅里叶红外光谱、X-衍射、拉曼光谱、热重分析等对改性前后的MWNTs进行了表征。研究了改性MWNTs用量对SSBR硫化胶机械性能、动态力学性能及导热性能的影响。结果表明,随着改性MWNTs用量在一定范围内的增加,胶料的正硫化时间和焦烧时间缩短、硫化速率提高,丁苯橡胶硫化胶的拉伸强度增加、储存模量增加、导热性能提高。当改性MWNTs的质量分数为15%时,其拉伸强度和100%定伸模量分别提高了346%和97%。     

不同纺丝法制备的聚丙烯腈纤维的结构与性能

对购买的由不同厂家采用溶液纺丝制得的3种商用聚丙烯腈(PAN)原丝和采用增塑熔融纺丝法自制的PAN纤维的结构与性能进行对比研究.试验结果表明:增塑熔融纺丝法制备的PAN纤维发生了环化、脱氢反应,放热峰宽化,放热焓较低,玻璃化转变温度较高,纤维的拉伸断裂强度均高于3种商用PAN原丝,达到7.38cN/dtex;采用Ruland法和逐次切线法计算发现,增塑熔纺PAN纤维沿纤维轴方向微孔的半径和取向偏离度较小,微孔长度较大.     

凝固浴对离子液体/DMSO法纤维素纤维凝聚态结构的影响

采用自制的新型复合溶剂通过湿法纺丝成功地制备出纤维素纤维,探讨了凝固浴浓度及温度对纤维结构和性能的影响.研究结果表明:随着凝固浴浓度的增大,纤维的结晶度、取向度、晶区及非晶区取向因子均呈先增大后减小的趋势,纤维的断裂强度及初始模量呈现相同的趋势;而随着凝固浴温度的升高,纤维的结晶度、取向度、晶区及非晶区取向因子均呈减小的趋势,纤维的断裂强度及初始模量也呈现减小的趋势.当凝固浴浓度为15%、凝固浴温度为25℃时,得到的再生纤维素纤维性能较好,纤维素取向度较高、结晶比较完善,有利于减少凝固过程中纤维微孔及微缺陷的产生.     

纺丝工艺对高相对分子质量Lyocell 纤维素纤维性能的影响

使用高相对分子质量的纤维素——医用脱脂棉(铜铵法聚合度DP＝1400)为纺丝原料，N—甲基吗啉—N—氧化物(NMMO）作溶剂，采用Lyocell工艺进行纺丝制备高强高模纤维素纤维；通过正交设计和系统试验，考察了纺丝工艺参数(气隙长度，拉伸比，凝固洛浓度和喷丝板孔数)对最终Lyocell纤维机械性能的影响。结果表明，对于这一体系，纺丝工艺参数对纤维的拉伸强度、初始模量及断裂伸长率都有不同程度的影响；在工艺优化的基础上，制备出了拉伸强度8．9cN／dtex，初始模量163cN／dtex的高强高模纤维素纤维。     

聚乙烯凝胶丝在超拉伸过程中结构的变化

用超高分子量聚乙烯(UHMWPE)制成的凝胶初生纤维在合适的条件下,进行高达192倍的拉伸。得到强度和模量分别为4.4 GPa和210 GPa的聚乙烯纤维。借助于广角X-射线衍射法(WAXD)、差示扫描量热法(DSC)等手段,对纤维在拉伸过程中的结晶度、取向度、晶胞参数、拉伸应力、残留溶剂含量及纤维强度、模量作了测试。据此,作者认为:UHMWPE纤维在热拉伸过程中,结构的发展和形成可以粗略地分为三个阶段:第一阶段,凝胶纤维中的溶剂被挤出,大分子发生取向;第二阶段,折叠链片晶开始被拉直,经过这个阶段,晶体密度上升约10％,熔点上升4～6℃;经第三个阶段后,晶体密度进一步上升10％,熔点再次上升3℃。     

纺速对二硼化锆陶瓷前驱体纤维结构和力学性能的影响

利用八水合氧氯化锆、硼酸、柠檬酸、蔗糖为无机原料,聚乙烯醇为纺丝助剂,通过混合制备出二硼化锆(ZrB2)陶瓷前驱体纤维纺丝液,利用干法纺丝法分别在不同纺速下得到ZrB2前驱体纤维.通过傅里叶红外光谱(FT-IR)分析ZrB2前驱体纤维的结构,利用X射线衍射(XRD)、差示扫描量热(DSC)、扫描电镜(SEM)和纤维拉伸强度的测试结果来表征纺速对ZrB2前驱体纤维的影响.结果表明:所得到的纤维均致密且较光滑,且前驱体纤维结构随纺速提升而变得稳定;取向度随着纺速的提升而增加,直径随着纺速的提升而下降;强度随纺速的提高而增加,当纺速为350m/min时,前驱体纤维强度可达0.89GPa.     

拉曼光谱法研究聚丙烯腈基碳纤维石墨结构取向

利用拉曼光谱对不同取向度的聚丙烯腈（PAN)基碳纤维进行截面和表面区域石墨结构表征,通过对测试机理的分析以及取向与模量相关性的研究,建立了采用拉曼光谱表征纤维皮部石墨结构取向的方法。研究发现,拉曼表征的纤维皮部石墨结构取向因子g*与X射线衍射表征的纤维整体石墨结构取向度π变化趋势相同,说明拉曼光谱表征结构取向的方法是有效的;与π相比,g*和纤维拉伸模量存在更好的线性关系,表明皮部石墨结构取向对纤维整体模量的贡献更大、更直接。     

Alignment of Multi-walled Carbon Nanotubes in Polyacrylonitrile Fibers by Mechanical Drawing

Polyacrylonitrile(PAN)/multi-walled carbon nanotubes(MWNTs)nanocomposites were prepared by an in-situ polymerization method and the fibers from these composites were obtained by a wet-spinning process.The orientation behavior of MWNTs in the PAN fibers was investigated by X-ray diffraction and sound velocity methods.The dispersion and the alignment of the nanotubes were also studied by scanning electron microscopy.     

Study on the Mechanical Properties of Carbon Nanotube/Polyacrylonitrile Composite Fibers

The method of preparing the multi-walled carbon nanotubes (MWNTs)-polyacrylonitriIe (PAN) composite fibers is described and the effects of draw ratio on the mechanical properties of CNT/PAN fibers have also been discussed. The results show that the degrees of MWNTs dispersion in the polymer matrix have much effect on the mechanical properties.     

Wet spinning of PVA composite fibers with a large fraction of multi-walled carbon nanotubes

PVA composites fibers with a large fraction of multi-walled carbon nanotubes modified by both covalent and non-covalent functionalization were produced by a wet-spinning process.Model XQ-1 tensile tester,thermogravimetric analysis,scanning electron microscopy,differential scanning calorimetry,and wide-angle X-ray diffraction were used to characterize the properties of PVA/MWNT composite fibers.The TGA results suggested that MWNTs content in composite fibers were ranged from 5.3 wt%to 27.6 wt%.The mechanical properties of PVA/MWNT composite fibers were obviously superior to pure PVA fiber.The Young's modulus of composite fibers enhanced with increasing the content of MWNTs,and it rised gradually from 6.7 GPa for the pure PVA fiber to 12.8 GPa for the composite fibers with 27.6 wt%MWNTs.Meanwhile,the tensile strength increased gradually from 0.39 GPa for the pure PVA fiber to 0.74 GPa for the composite fibers with 14.4 wt%MWNTs.Nevertheless,the tensile strength of the composite fibers decreased as the MWNTs content up to 27.6 wt%.SEM results indicated that the MWNTs homogeneously dispersed in the composite fibers,however some agglomerates also existed when the content of MWNTs reached27.6 wt%.DSC results proved strong interfacial interaction between MWNTs and PVA chain,which benefited composite fibers in the efficient stress-transfer.WXAD characterization showed that the orientation of PVA molecules declined from 94.1%to 90.9%with the increasing of MWNTs content.The good dispersibility of MWNTs throughout PVA matrix and efficient stress-transfer between MWNTs and PVA matrix may contributed to significant enhancement in the mechanical properties.     

金属离子对PAN基碳纤维结构和性能的影响

采用浸渍的方法,将钠、铁离子引入聚丙烯腈(PAN)纤维。经预氧化、低温碳化后,分别在1200、1300、1500℃温度下,对PAN纤维进行高温碳化处理。通过X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、体密度、力学性能等测试手段研究了金属离子对PAN基碳纤维结构和性能的影响。结果表明,添加金属离子后,1500℃处理的碳纤维(002)面的层间距减小,碳纤维的抗拉强度降低,碳纤维的弹性模量增加;碳纤维横断面结构尺寸大小不一,结构疏松。金属离子的加入,一方面能促进碳纤维的乱层结构向石墨结构的转变,弹性模量增加;另一方面使碳纤维的缺陷增加,抗拉强度降低。     

国产高性能聚丙烯腈基碳纤维制备技术研究进展

 综述了近年来高性能聚丙烯腈（PAN）基碳纤维的研究进展,对PAN聚合、原丝制备、预氧化和碳化过程中最为关键的问题进行了总结：（1）聚合工艺对共聚单体在PAN分子链上的分布和溶液的均匀性非常重要。与间歇聚合或半连续聚合工艺相比,连续溶液聚合工艺可以提供更稳定的纺丝溶液,减少聚合过程中微凝胶的产生,并提高PAN原丝乃至碳纤维的均匀性。（2）PAN溶液进行湿法或干湿法纺丝过程中,相分离过程控制对PAN原丝及其碳纤维中微缺陷形成和发展,微缺陷的含量至关重要,并最终影响碳纤维的性能。干燥和牵伸工艺对于优化PAN碳纤维原丝的结晶和取向结构,制备高品质的碳纤维原丝同样起决定作用。（3）预氧化的升温速度、最高预氧化温度和预氧化张力控制对预氧丝的皮芯结构、环化指数及其对后续碳化工序的顺利进行产生重要的影响并影响碳纤维的性能;碳化的最高温度影响PAN基碳纤维的强度和模量。（4）碳纤维的结构与其性能具有直接相关性,中国对相关研究仍然比较缺乏,碳纤维生产技术水平和自主创新能力仍然不足。     

ZPAN基碳纤维中碳结构与模量的相关性

通过分析PAN纤维低温热处理后的分子结构,结合PAN基碳纤维结构性能,提出了影响碳纤维模量的碳结构要素,并将其定义为“无氢芳香碳”;利用核磁共振波谱（NMR）对热处理程度不同的PAN纤维中“无氢芳香碳”的相对含量进行了研究。研究结果表明：热处理时间越长,原丝纤度越低,热处理后PAN纤维结构中“无氢芳香碳”的相对含量越高,更有利于获得高模量的碳纤维。     

碳纳米管增强环氧树脂基复合材料的制备及其力学性能

通过对多壁碳纳米管进行表面处理,用超声分散和模具浇注成型法制备了碳纳米管/环氧树脂纳米复合材料。研究了碳纳米管含量和表面处理对碳纳米管/环氧树脂复合材料力学性能和断面形貌的影响,分析了碳纳米管对环氧树脂的增强机理。结果表明,随着碳纳米管含量的增加,碳纳米管/环氧树脂复合材料的拉伸强度和弯曲强度及模量先增加后减小;当碳纳米管的质量分数为0.5%时,复合材料的拉伸强度、弯曲强度和弯曲模量分别达到最大值69.8MPa、136.9MPa和3.72GPa,比纯环氧树脂提高了33.9%、29.3%和4.8%;当碳纳米管的质量分数为1.5%时,拉伸模量达到最大值2050.5MPa,比纯环氧树脂提高了7.3%。     

7tBA／PtBA133-b—PS20／MWNT纳米复合材料的合成及性能

通过原子转移自由基聚合（ATRP）方法，制备了一组不同Ps嵌段长度的聚丙烯酸叔丁酯-b-聚苯乙烯（PtBA113-b—PSn）两亲性嵌段聚合物，研究发现，Ps嵌段聚合度较小的PtBAl33-b—PS。嵌段聚合物可以在乙醇中有效地分散多壁碳纳米管（MWNT）．以此嵌段聚合物作为分散剂首先在乙醇中分散MWNT，得到不同MWNT含量的均相溶液，然后与特定分子量的PtBA均聚物进行溶液共混，制备了一组不同MWNT含量的PtBA／MWNT纳米复合材料．透射电镜（TEM）观察表明嵌段聚合物分散的MWNT在乙醇溶液中几乎呈单根分散状态．利用偏光显微镜（PLM）对不同MWNT含量的复合材料中MWNT的分散状态进行观察表明，MWNT在PtBA基体中分散均匀，相容性良好，没有明显的团聚现象发生．用动态热机械分析（DMTA）对所得材料的力学性能和热性能进行了表征，结果表明，随着复合材料中MWNT含量的增加，材料的弹性模量逐渐增大，同时玻璃化转变温度也有显著提高．     

Influence of Dispersion of Nano-ZnO Particles in Polymer Matrices on Properties of Relevant Nano Composite Fibers

IntroductionIt is well knownthat nanoparticles have rich propertiesand are useful for functional composites . The nanometricsize ,leading to huge specific surface area up to or morethan1 000m2/g ,andtheir unique properties have attractedintensive interests . Thus many articles have elucidated thepreparation of polymer matrix nanocomposites( PMNC)[1 6]. Polymers are very i mportant matricesbecause of their flexibility and easy processing .Nanoparticles i mpart larger-size congeries because of…     

可降解聚酯酰胺纳米复合材料的制备与表征

聚酯酰胺具有良好的机械性能和降解性,利用无机纳米材料可以改善聚合物的机械性能。利用纳米材料的增强作用原位复合多壁碳纳米管,制备聚酯酰胺和碳纳米管复合材料,对其复合行为和性能进行研究。考察多壁碳纳米管在聚酯酰胺中的分散,测试复合材料的热性能、机械性能以及复合材料吸水和降解性能。结果表明：多壁碳纳米管可以在聚酯酰胺中均匀分散,复合材料拉伸强度和断裂伸长均增加,降解性保持。