芳纶非晶区取向研究

本文首次报道了芳香聚酰胺纤维(PPTA)非晶区取向度的定量研究结果。利用流变仪纺制了一系列芳纶的无规取向样品,并测试了结晶度与声速值,利用声速值与结晶度的线性关系,得到PPTA纤维的晶区和非晶区的特征模量分别为17.33GPa及2.483GPa。若取人们公认的PPTA纤维的密度(1.44g/cm~2)作为比较基准,则对应的无规取向声速值C_u为2.34km/s,从而可计算声速取向值。利用X光测得纤维的晶区取向度,结合声速法,可以计算芳纶的非晶区取向因子。对大量的芳纶纤维进行测试分析,发现芳纶具有很高的非晶区取向度,且几乎等于晶区取向,是柔性链纤维的两倍。与柔性链纤维不同的是非晶区取向不再是影响纤维强度的主要因素,但在一定程度上决定了纤维模量。影响芳纶纤维强度因素不仅有非晶区取向度,而且与纤维缺陷及分子量大小有关。随纤维模量的增加,芳纶应力-应变曲线上的弯头角消失。我们认为弯头角的消失与非晶区取向增大有关,与结晶度的关系较小。     

氧化竹浆纤维的结构与性能研究

采用高碘酸纳对竹浆纤维进行选择性氧化,研究了氧化剂浓度对竹浆纤维的失重率和醛基含量的影响及对纤维断裂强度、断裂伸长率、初始模量等力学性能的影响.结果表明,增大氧化剂浓度可以提高高碘酸钠对竹浆纤维的氧化程度,使醛基含量增加;氧化后竹浆纤维的断裂强度、初始模量均呈下降趋势.     

根据两相声速模量理论测定纤维非晶区取向因素f_(am)的变化

一般的高聚物材料是一种包含有晶相和非晶相的两相体系。众所周知,用X线衍射法可以测定纤维的晶区取向因素f_c,但对于非晶区取向因素f_(am)却还缺乏一种直接和精确的测量方法。在 Moseley 声速取向理论的基础上,Samuels 进一步提出了两相声速模量理论,并推导出以下公式:此处,E_(or)——部分取向试样的实测声速模量;E_(t·c)~0,E_(t·am)~0——分别为试样的晶区和非晶区的特征横向杨氏模量;f_c,f_(am)——试样的晶区和非晶区取向因素;β——试样结晶度。从上式中可以看到,对一定的试样而言,E_(t·c)~0和E_(t·am)~0均为常数,因此只要测出试样的声速模量E_(or)、结晶度β和晶区取向因素f_c,则就可以计算非晶区取向因素f_(am)。我们用高速PET纤维(6000米/分)作为试样,在不同条件下进行紧张热定型处理,然后分别测定E_(or)、β和f_c,并进一步计算f_(am)。从实验结果可以得到三点结论:1.随着热定型温度的提高,试样的结晶度提高,但同时非晶区取向因素f_(am)随之下降.2.f_(am)随着热处理中对试样施加张力的增加而增加,且两者呈线性关系;3.f_(am)随张力而变化的曲线的斜率,在不同的温度下有所不同,温度增高,曲线的斜率也增大。     

可降解天然黄麻纤维素膜的制备及性能

沤麻处理的黄麻纤维,经碱氧前处理后溶解于氢氧化钠/硫脲/尿素水碱性体系中制备纤维素膜,分别采用傅里叶变换红外光谱法、拉伸试验、X射线衍射法及堆肥法分析黄麻纤维质量分数对纤维素膜化学键、力学性能、结晶度及生物降解性能的影响。结果表明:纤维素分子内氢键在溶解过程中发生断裂,并形成了新的分子内氢键;纤维素膜断裂强度、断裂伸长率及结晶度均随着黄麻纤维质量分数的增加呈现先增大后减小的趋势,但其结晶度均低于黄麻纤维原料;而纤维素膜的失重率随着纤维质量分数的增加呈现逐渐降低的趋势。     

NMMO工艺纤维素膜结晶结构

以纤维素为原料,N-甲基吗啉-N-氧化物(NMMO)为溶剂,采用相转化法制备非对称纤维素膜.利用X-射线衍射法对该工艺纤维素膜的结晶结构进行分析,讨论了铸膜液浓度、凝固浴温度及添加剂对膜结晶度的影响.结果表明:纤维素Ⅰ在NMMO.H2O中溶解并固化成膜后,得到的是纤维素Ⅱ,而不能形成纤维素Ⅰ;提高铸膜液中纤维素浓度、凝固浴温度及抗氧化剂(没食子酸丙酯)用量都可使该工艺纤维素膜的结晶度增大,添加少量的NH4Cl致使纤维素膜的结晶度有所下降.     

等规聚丙烯纤维回弹性与热定型的关系——等规聚丙烯纤维回弹性机理的探讨

作者研究了热定型条件对丙纶弹性回复率的影响,并将回弹率与纤维的其它力学性质作了对比。发现丙纶的回弹率随热定型温度的增加,在某一温度下出现极小值;松弛状态下回弹率极小值的温度较定长条件为低。前者为100℃,后者为120℃。丙纶其它力学性质与热定型温度的关系均呈单调递增或减小的趋势。同时,从结晶度、晶粒尺寸、双折射、声速取向因子和晶区取向因子等超分子结构的研究发现,晶区取向因子与热定型温度间的变化规律和回弹性完全相同。试验结果证实并发展了Perterson提出的结晶部分与回弹性有关的假设。足够高的结晶度和取向的晶粒是对丙纶回弹性起主要作用的关键因素。晶区取向因子和回弹率之间有着良好的线性关系。     

Lyocell长丝热定型工艺对其结构性能的影响

针对Lyocell长丝热定型工艺尚不明确的问题,采用干喷湿纺技术制备Lyocell水洗丝,研究热定型张力、温度和时间等工艺参数对Lyocell长丝力学性能和尺寸稳定性的影响,并结合广角X射线衍射、小角X射线散射以及双折射率等测试分析了不同条件下长丝结晶、取向以及微孔等结构的变化规律,阐明了热定型条件下长丝结构与性能的关系。结果表明：温度为110～130℃时,3 min的热定型可保证长丝中水分的去除,在热定型过程中长丝的晶区结构基本不变,微孔尺寸的减小以及非晶区纤维素分子链段的收缩,提高了长丝的致密化程度并降低了取向程度;施加0.5～2.3 cN/dtex的张力,长丝的断裂强度、初始模量不易发生弱化,且干热收缩率低于0.7%。施加适当张力的热定型有效抑制了非晶区链段的解取向,保持了纤维高结晶、高取向的结构特点,从而保证了Lyocell长丝的力学性能和尺寸稳定性。     

国产苧麻纤维结构的研究

本文对芦竹青、黑皮蔸、黄壳早三个苧麻品种的纤维,用X射线衍射法、密度法、光学双折射法测试了结构,分析了不同品种和不同生长部位的纤维结构上的差异,探索了苧麻纤维结构变化的规律以及纤维结构和性能间的关系。苧麻根、中、梢部位的纤维结构是不同的,其变化规律是结晶度、晶区取向度根部最大,中部次之,梢部最小;非晶取向度是梢部最大,中部次之,根部最小。在分析结构与性能关系的基础上,提出了结晶度和非晶取向度是影响纤维断裂强度和伸长率的主要结构因素的看法,以及把纤维结构和性能结合起来作为评定苧麻品种优劣的标准。     

聚集态结构对聚丙烯腈纤维物理收缩的影响

借助热机械分析仪（TMA）、X射线衍射仪（XRD）、声速仪等研究了聚集态结构对聚丙烯腈（PAN）纤维分子链物理收缩特性的影响。结果表明,由于聚集态结构影响分子链段运动性,PAN纤维分子链表现出分级收缩的特点：物理收缩首先开始于纤维非晶区,之后向晶区边界分子链扩展;非晶区分子链段收缩是物理收缩的主要部分,收缩率随非晶区取向度增加而增大;晶区边界分子链段运动受周围晶区限制,收缩较非晶区缓和,随晶区边界取向分子链增多,收缩率小幅增大;温度升高、时间延长,各段收缩率均不同程度增大。     

热处理对Lyocell纤维结构和性能的影响

研究了热处理时不同的温度、时间及张力对Lyocell纤维结构和性能的影响。结果表明热处理能提高Lyocell纤维的强度和模量，但是断裂伸长率有所下降。热处理温度为160℃，时间为12～25s时效果较好。热处理中施加张力可以进一步提高Lyocell纤维的强度和模量，但纤维的断裂伸长率迅速下降。热处理后的Lyocell纤维结晶度略有提高，但随着张力的增加，结晶度基本不变。热处理后纤维的总取向增大，而晶区取向基本不变，故无定形区取向大幅度提高。研究结果还表明Lyocell纤维通过热处理而提高的力学性能并不能长久地维持，随着放置时间的延长，其力学性能会逐渐下降并回复到热处理以前的状态。     

粘胶纤维在甘油中松弛热处理时微细结构的变化及其对性能影响的研究

将粘胶纤维于不同温度下在甘油中松驰热处理后,用计算机分峰法研究其微细结构的变化及其对性能的影响。已发现,在松驰状态下,在190℃以上温度热处理时,发生结晶度的增加和晶型的转变。结晶度的增加主要是纤维素Ⅳ的增加,而纤维素Ⅳ的形成包括由无定形区大分子结晶和由纤维素Ⅱ转化两个过程。由纤维素Ⅱ明显地向纤维素Ⅵ转化的温度在230℃左右,并且发现这个转化温度随热处理的时间及张力而变化。经低温稀碱处理后,发现部分纤维素Ⅳ又会转变成纤维素Ⅱ。在190℃以下(包括190℃)热处理纤维的结构参数变化不大,但它的大部分性能变好。热处理温度高于190℃以上时,由于聚合度下降引起纤维强度降低。同时,实验得出纤维素Ⅳ的含量增加,有使纤维湿模量增大,而膨润度、吸湿率下降的趋势。这对改善粘胶纤维的性能有重要的作用。     

间位芳纶溶液凝固性能研究

采用LiCl/DMAc溶解间位芳纶纤维,以H2O/DMAc为凝固浴,研究了凝固剂H2O与溶剂DMAc配比、LiCl质量分数和温度对间位芳纶溶液凝固性能的影响,并计算了凝固浴在芳纶溶液中的扩散系数.结果显示:凝固值随凝固浴中H2O含量的增大而逐渐减小,临界浓度则几乎没有变化;凝固值随芳纶溶液温度和LiCl质量分数的升高不断增大,而临界浓度则不断减小;凝固浴在芳纶溶液中的扩散系数随芳纶溶液质量分数的增大而减小,随凝固浴中凝固剂H2O含量的增大而增大.     

蟹腿关节壳聚糖的纺丝成形工艺及醇脱水处理对纤维结构性能的影响

研究了蟹腿关节壳聚糖溶液的流变行为,以及该种壳聚糖湿法纺丝成形中喷丝头拉伸倍数、凝固浴组成、干燥温度和脱水介质对壳聚糖纤维结构性能的影响。结果表明,最佳成形条件:喷丝头拉伸倍数为1.05,凝固浴为NaOH质量分数为10%的溶液和乙醇的复配液(体积比为6∶4),干燥温度为70℃。在此条件下制备得到的壳聚糖初生纤维力学性能较好,进一步分别以甲醇和乙醇溶液作为脱水剂对初生纤维进行浸泡脱水处理。结果表明:经醇脱水处理后,壳聚糖纤维的直径和平衡溶胀率减小、强度和结晶度增大,并且纤维表面更加致密,丝束之间易于分离;甲醇溶液脱水处理效果更好,可使壳聚糖纤维的断裂强度提高24.1%。     

凝固浴条件对Lyocell膜表面结构和性能的影响

利用原子力显微镜（AFM）测定了不同凝固浴条件下制得的纤维素膜的表面形貌，通过分析膜表面孔径大小和分布发现，Lyocell膜表面的平均孔径随着凝固浴温度和凝固浴中NMMO浓度的升高而增大，且径孔分布有变宽的趋势。     

滞空时间和凝固浴浓度对溶液相转化法制备BTDA-TDI/MDI膜结构及性能的影响

采用3,3′,4,4′-二苯酮四酸二酐(简称酮酐)(BTDA)、甲苯二异氰酸酯(TDI)、4,4′-二苯基甲烷二异氰酸酯(MDI)为原料,在较低的温度下,通过"一步法"合成BTDA-TDI/MDI三元共聚聚酰亚胺,利用溶液相转化法成功制备聚酰亚胺(PI)微孔膜,探究了滞空时间和凝固浴浓度对膜结构和性能的影响.结果表明:随着滞空时间的延长,膜皮层厚度增大,皮层致密程度呈现先增大后减小的趋势,水通量呈现逐渐减小趋势,到达最小通量后开始回升,牛血清蛋白(BSA)截留率则呈现逐步增大趋势,到达峰值后开始下降;随着凝固浴浓度的增加,膜皮层厚度增大,膜厚减小,皮层致密程度变化不明显,水通量呈现逐步下降趋势,BSA截留率逐渐上升.     

牛角瓜、木棉和棉纤维的成分、结构和性能分析

牛角瓜、木棉和棉纤维均属于天然纤维素纤维.研究了牛角瓜纤维的物理性能参数、形态结构、微结构以及主要化学成分质量分数,并与木棉和棉纤维进行比较.结果表明,牛角瓜纤维断裂强度为4.45cN/dtex,断裂伸长率为3.40%,回潮率为11.90%;采用扫描电子显微镜(SEM)对牛角瓜纤维的形态结构进行测试,发现横截面的中空度为80%～90%,纵向表面光滑,无天然扭曲;采用X-射线衍射仪(XRD)测得纤维的结晶度为42.54%,晶区取向指数为85.40%;采用热分析仪测得初始降解温度为301.1℃;采用傅里叶变换红外-拉曼光谱仪(FTIR-Raman)测得纤维有木质素和纤维素的红外特征峰;利用化学方法测得纤维中木质素质量分数为8%～9%,纤维素约为64%,半纤维素约为20%,蜡质为2%～3%,果胶约为3%,灰分为1.2%～1.8%.     

N,N-二甲基乙酰胺对苎麻纤维处理的研究

为降低苎麻纤维结晶度,改善其柔软性能,采用N,N-二甲基乙酰胺(DMAc)对苎麻精干麻进行溶胀降晶处理,并研究了处理工艺对苎麻纤维的力学性能与柔软性能的影响.结果表明:随着DMAc质量分数的增加、处理时间的延长和处理温度的升高,苎麻纤维的断裂强度呈下降趋势,断裂伸长率和断裂回转数呈增大趋势,纤维变得柔软;DMAc质量分数为20%、处理时间为2h、温度为80℃为较佳工艺;较佳工艺下处理的苎麻纤维表面粗糙且有裂痕,纤维结晶度由80.73%降至70.36%;NaOH预处理可提高DMAc对苎麻纤维的处理效果,但NaOH质量分数宜控制在5%以内.     

微波对纤维素Ⅰ超分子结构的影响

考察了水润胀的纤维Ⅰ经微波处理后结晶度、晶区尺寸的变化．ＦＴＩＲ结果显示微波处理对纤维素的化学结构没有影响,但红外结晶指数（Ｎ－Ｏ’－ＫＩ）增加。ＷＡＸＤ分析显示纤维素Ⅰ保持了原来的结晶形态,但结晶度和晶区尺寸增大。当微波功率大于１２８Ｗ及处理次数大于４时,微波功率及作用次数的增加对结晶度和晶区尺寸影响不大。     

不同黏度聚丙烯流动性能及其皮芯型纺黏纤维

研究了不同黏度聚丙烯熔体的表观黏度与切变速率、温度之间的关系,并比较了不同黏度聚丙烯熔体制得的皮芯型纺黏纤维的力学性能和结构。结果表明:随着温度的升高,黏度越大的聚丙烯熔体的表观黏度减小速率越快;随着切变速率的加快,熔体的表观黏度不断减小。在相同的纺黏工艺条件下,低黏度的聚丙烯熔体制得的皮芯型纤维更细,断裂强度更小;与机械牵伸工艺相比,聚丙烯复合纤维的解取向程度改变不明显,黏度越小的聚丙烯复合纤维取向度和结晶度越大。采用不同黏度聚丙烯熔体制备的皮芯型纺黏纤维,仅部分纤维截面会呈现皮芯型结构。     

甲壳素/纤维素共混粘胶长丝的研制

为了探讨不同共混比的纤维素黄原酸酯、甲壳素黄原酸酯共混溶液所制得长丝的形态结构和物理性能，选择了甲壳素质量分数分别为0％、2.89％、6．46％的长丝进行研究。普通粘胶长丝、共混长丝的表面均有沟槽，随着甲壳素质量分数的增加，沟槽量变少，且纤维表面变得粗糙、不光滑。在试验范围内，与纯粘胶纤维相比，共混长丝的湿干强度降低，但降低的幅度不大。随着共混长丝中甲壳素质量分数的增加，长丝的结晶度、取向度、模量、密度随之减小；纤维回潮率、可及度呈现下降趋势，但降低的幅度都不大。共混纤维对大肠杆菌、葡萄球菌等菌类的抑菌率均在26％以上，为合格的抑菌产品。