凝胶纺壳聚糖分散碳纳米管/聚丙烯腈纤维的研究

多壁碳纳米管(MWNTs)通过壳聚糖衍生物处理后与超高分子量聚丙烯腈进行复合,将得到的复合材料通过凝胶纺丝法制备出不同复合比例的MWNTs/聚丙烯腈纤维.将不同纺丝方法以及不同比例MWNTs对拉伸强度、模量、取向度、结晶结构的影响进行比较研究,同时通过电镜观察MWNTs的分散状况.结果表明:相比于湿法纺丝,通过凝胶纺丝法制备的复合纤维,MWNTs取向更好,分散更为均匀,纤维拉伸强度、模量都得到显著提高.对比未加MWNTs的对照样,在这个体系中加入质量分数为0.5%的MWNTs复合时,拉伸强度提高37%,弹性模量提高11.68%,并且声速取向度维持在相当高的水平(92.5%).     

石墨烯/PAN纳米复合膜的制备及其力学性能

以改进的Hummer法制备了氧化石墨烯(GO),并以抗坏血酸(L-AA)为还原剂制备了还原性氧化石墨烯(rGO).以石墨烯为添加物,采用静电纺丝的方法制备了石墨烯/聚丙烯腈(GO/PAN)纳米纤维复合膜.使用场发射扫描电镜、X射线衍射、红外光谱以及热重分析对石墨烯进行了研究,测试了石墨烯对纳米复合纤维材料力学性能的影响.结果表明:当添加的GO质量分数为0.3%时,纺制的纤维平均直径为103nm,复合膜的力学性能有所提高,比纯PAN膜的拉伸强度提高了42.4%,断裂伸长率增加了32.5%;当GO质量分数超过0.3%时,复合膜的力学性能变差;当GO和rGO质量分数均为0.3%时,GO/PAN复合膜的力学性能优于rGO/PAN复合膜.     

聚醚砜电纺纳米纤维结构与形态的研究

利用静电纺丝方法制备了聚醚砜(PES)纳米纤维,通过扫描电子显微镜(SEM)对其形态与结构进行了表征.研究了纺丝过程中溶液质量分数对纤维形态结构的影响.结果表明,溶液质量分数在16%-22%时,能够进行静电纺丝,且纤维直径会随质量分数的增加而增加,珠粒结构会随质量分数的增加而减少.     

静电纺丝法制备聚己内酯/石墨烯复合材料纳米纤维

利用静电纺丝方法制备了聚己内酯(PCL)/石墨烯复合纳米纤维,对电纺纳米纤维的表面微观形貌、热性能和力学性能等进行了表征,并研究了石墨烯的加入量、PCL浓度、电纺电压、接收距离等参数对复合纤维性能的影响.研究结果表明:当加入石墨烯质量分数为0.27%时,得到的电纺纳米纤维的力学性能提高最大,拉伸强度增加48.6%,杨氏模量增加66.0%;当PCL质量分数为11%,电纺电压为28kV,接收距离为35cm,电纺液流速为6mL/h时,电纺过程稳定,可以得到直径均匀的纳米纤维.     

PAN/SWCNTs复合纳米纤维纱线的制备及其性能

采用改进的静电纺丝装置,分别制备了纯聚丙烯腈(PAN)纳米纤维纱线和不同单壁碳纳米管(SWCNTs)质量分数的PAN/SWCNTs复合纳米纤维纱线.利用扫描电子显微镜、透射电子显微镜、傅里叶红外-拉曼光谱仪和X射线多晶衍射仪分别对复合纳米纤维纱线进行了形貌和直径表征、分子结构分析、结晶结构分析,并测试了不同SWCNTs质量分数对复合纳米纤维纱线力学性能的影响.结果表明:不同SWCNTs质量分数的PAN/SWCNTs复合纳米纤维纱线均具有良好的形态且沿着纱线轴向有序排列;随着SWCNTs质量分数的增加,纱线和纤维的直径均呈现减小的趋势,并且纤维中的串珠增多;碳纳米管沿纤维轴向均匀分布;碳纳米管的加入没有产生新的特征峰,但PAN的峰值有所减弱或增强;碳纳米管的加入改变了PAN的结晶性能;当SWCNTs质量分数为5%时,复合纳米纤维纱线的拉伸强度达到最高值为24.25 MPa.     

壳聚糖/聚乙烯醇复合纳米纤维膜的制备

用静电纺丝技术制备壳聚糖/聚乙烯醇复合纳米纤维膜,探讨了不同浓度、分子量及聚乙烯醇添加比例对纳米纤维膜成形的影响,运用扫描电镜对纳米纤维膜的形貌进行了分析,同时对其力学和亲水性能进行了测试.结果表明:当分子量为5×105g/mol、质量分数为4%、聚乙烯醇的添加比例为40%时,所制备复合纳米纤维膜具有良好的形貌,具有一定的力学性能,且呈疏水性.     

防腐剂预处理玉米秸秆皮/HDPE复合材料 制备及其力学性能研究

将不同防腐剂处理后的玉米秸秆皮(CSF)、高密度聚乙烯(HDPE)塑料和其他添加剂共混,熔融复合后,采用挤出成型制备CSF/HDPE复合材料。考察了玉米秸秆皮添加量、防腐剂种类及其处理浓度对复合材料力学性能的影响,并利用扫描电镜(SEM)和红外光谱(FTIR)对复合材料进行表征。结果表明:经氨溶铜季铵盐(ACQ)处理后,随ACQ浓度增加,复合材料力学性能逐渐降低; 玉米秸秆纤维质量分数为50%、ACQ质量分数为1%时,玉米秸秆皮/HDPE复合材料的力学性能最佳。经硼酸锌(ZB)处理后,随ZB浓度的增加,复合材料拉伸强度逐渐增强; 弯曲强度、弯曲模量、冲击强度均呈现先增大后减小的趋势; 玉米秸秆纤维质量分数为50%、ZB质量分数为2%时,CSF/HDPE复合材料的力学性能最佳。     

高强度聚酰亚胺/Ag复合纳米纤维的制备与表征

采用电纺及热亚胺化技术制备了聚酰亚胺/Ag纳米纤维复合材料, 用X-射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)及透射电子显微镜(TEM)对纤维表面形貌及结构进行了表征, 并研究其电学性能及力学性能. 结果显示, 随着Ag含量的增加, 复合纳米纤维膜的电导率逐渐提高. 当Ag的质量分数为35%时, 复合纳米纤维膜的导电率为2.8 μs/cm, 同时其拉伸强度高达240 MPa.     

静电纺PLA/Ag-TiO_2纳米纤维膜的制备及性能

利用静电纺丝技术,将聚乳酸(PLA)和载银二氧化钛(Ag-TiO_2)进行混合纺丝,制备PLA/Ag-TiO_2复合纳米纤维膜。将制备的PLA/Ag-TiO_2复合纳米纤维膜应用于亚甲基蓝溶液的催化降解和空气过滤领域,研究其光催化、过滤和重复使用等性能。同时采用扫描电子显微镜(SEM)和能量色散X射线光谱仪(EDX)对纳米纤维膜进行表征。研究结果表明:当PLA/Ag-TiO_2纺丝液中PLA的质量分数为10%(Ag-TiO_2占PLA的质量分数为2%)时,制备的复合纳米纤维膜的纤维形态较好,纤维直径更加均匀;使用50mg复合纳米纤维膜光催化降解质量浓度为5mg/L的50mL亚甲基蓝溶液,反应时间达到80min时,亚甲基蓝降解率达到53.50%,纳米纤维膜重复使用5次后,依然保持良好的光催化性能;同时复合纳米纤维膜具有优异的过滤性能,其空气过滤效率最高达到95.70%。     

浆粕原料对轮胎帘子线用Lyocell纤维性能的影响

采用凝胶渗透色谱法(GPC)对几种不同的纤维素原料进行了表征,并对各种纤维素原料纺制的Lyocell纤维的性能进行了测试.结果表明,相对于α-纤维素质量分数而言,原料的相对分子质量对纤维力学性能的影响更大一些.当纤维素原料的聚合度接近时,纤维素原料中α-纤维素质量分数越高,Lyocell纤维的力学性能越高,且纤维耐热性及尺寸稳定性越好.同时探讨了高相对分子质量纤维素与中等相对分子质量纤维素的混合浆粕对Lyocell纤维性能的影响,证实了通过两种纤维素浆粕的混合可获得可纺性佳、力学性能好的Lyocell纤维,从而表明,采用这种混合体系为原料也是提高Lyocell纤维力学性能和制备轮胎帘子线用纤维素纤维的一种可行的途径.     

反应静电纺丝法制备超细三聚氰胺纤维

采用反应静电纺丝法制备了三聚氰胺超细纤维电纺膜.通过扫描电子显微镜(SEM)研究了纺丝过程中溶液黏度、纺丝电压、接收距离和电导率4个参数对超细纤维的形貌及平均直径的影响,并采用热重分析(TG)研究了电纺膜的耐热性能.结果表明,纤维平均直径d与溶液黏度η、纺丝电压V分别符合关系式d∝η0.33和d∝ V-0.25,纤维平均直径随接收距离增加先减小后增加,电导率的增加使纤维平均直径下降.当PVA质量百分数为8%、纺丝电压为18kV、固化距离为12.5cm、NaCl质量百分数为0.1%时可以纺制出表面光滑、平均直径为400-600nm、耐热性能良好的超细三聚氰胺纤维电纺膜.     

生物医用聚乳酸纤维增强壳聚糖棒材

利用原位沉析法制备了聚乳酸纤维/壳聚糖复合棒材,对复合棒材的微观形貌、力学性能进行了表征.有机聚乳酸纤维和有机壳聚糖基体具有良好的相容性,纤维表面还会因氢键等作用和基体产生物理吸附及一定的分子链缠结,SEM结果表明,纤维与基体间形成了良好的界面作用.复合棒材因聚乳酸纤维的加入有效地提高了弯曲强度和模量.当添加8%(质量分数)11 mm长的纤维时,复合材料弯曲强度达到108.9 MPa,比壳聚糖提高了54.9%,复合棒材弯曲模量达到4.74 GPa,比壳聚糖提高了170.9%.聚乳酸纤维和壳聚糖均具有良好的生物相容性和可降解性,这种复合材料在可吸收内固定材料方面将具有广阔的用途.     

明胶水溶液静电纺丝成形研究

以水为溶剂制备明胶溶液进行静电纺丝,在60 ℃～65 ℃纺得明胶超细纤维,探讨了溶液质量分数、静电电压及纤网收集距离等因素对明胶/水溶液体系静电纺丝成形的影响。结果表明,在60 ℃及65 ℃时,明胶溶液的黏度随其质量分数的增加而大幅上升,呈2次指数关系;随着明胶溶液质量分数的降低（从25%降到15%）,所得纤维平均直径减少（从266.5 nm降为167.7 nm）;随着静电纺丝电压升高,纤维直径下降,当电压大于17 kV以后其变化趋于平缓;改变静电纺丝收集距离,从11 cm到21cm,电纺所得的纤维直径为165～210 nm,变化幅度不大。     

一步法制备有序排列的珠丝状纤维复合物

基于电纺丝和电喷雾技术的原理相似性,该文联合使用这2种技术来一步获得珠丝状的纤维复合物。通过使聚乙烯醇溶液和聚乙烯吡咯烷酮溶液分别从对喷电纺丝装置的两个喷丝头以电纺丝和电喷雾的模式进行喷射,获得纳米纤维和微米颗粒,纤维与颗粒相互碰撞结合从而得到表面带有颗粒的纤维复合物。结果表明:电喷雾得到的颗粒较均匀地附着于电纺丝纤维表面,复合纤维束经过旋转收集装置的牵引可以呈现良好的单方向有序排列;通过改变电喷雾的喷射介质的质量分数可以改变复合纤维的形貌;当提高溶液的质量分数使得射流的喷射模式由电喷雾转变为电纺丝时,纤维复合物的珠丝状结构将被消除,并且使得纤维束的排列有序度变差。     

溶液复合法制备碳纳米管/环氧树脂纳米复合材料及相关性能研究

本研究通过溶液复合法与机械混合法制备不同质量分数(0、1%、2%、3%和4%)碳纳米管改性环氧树脂纳米复合材料.采用扫描电子显微镜分析碳纳米管在树脂基体中的分散情况,并对复合材料的力学性能和电学性能进行研究.结果表明:溶液复合法制备的质量分数为1%和3%碳纳米管的弯曲强度和弯曲模量分别是(98.6±7.2)和(80.9±12.5)Mpa与(2.14±0.12)和(2.45±0.08)Gpa,其力学性能均高于机械共混法所得的样品;当碳纳米管质量分数达到3%时,电导率大幅提升至0.006 S/m,提升幅度超过9个数量级.     

PA6/PVA复合纳米纤维的制备及性能研究

采用静电纺丝法制备了PA6/PVA复合纳米纤维.分析了不同质量比的PA6/PVA共混纺丝溶液的粘度、电导率、表面张力,并探讨其静电纺丝效果.采用扫描电镜、红外光谱、表面张力仪等对纳米纤维膜的形貌结构、成分相容性及亲水性能进行表征.结果表明,在纺丝电压为19kV、纺丝距离为20cm、丝液流量为0.2mL/h的条件下,共混溶液质量比为12%∶4%时的静电纺丝所得纤维具有良好的形貌,复合纳米纤维中PA6与PVA具有良好的相容性,并有效地克服了纯纺PVA纳米纤维在水溶液中出现的过度溶胀问题.     

n-HAP/PVA共混复合纤维的制备及其结构和性能

通过凝胶纺丝法制备具有生物相容性的纳米羟基磷灰石/聚乙烯醇(n-HAP/PVA)共混复合纤维.将硅烷偶联剂修饰后的n-HAP均匀分散在PVA溶液中,制得一系列不同n-HAP质量分数的n-HAP/PVA共混复合纤维.用哈克流变仪研究了n-HAP/PVA纺丝原液的流变性能,n-HAP/PVA纺丝原液呈现非牛顿流体的特性,其剪切黏度随n-HAP质量分数的增加而增加.在傅里叶变换红外光谱(FT-IR)中可以看出n-HAP与PVA之间存在明显的氢键相互作用力,通过扫描电子显微镜(SEM)观察到n-HAP均匀地分散在PVA基体中,加入适量的n-HAP对共混复合纤维的热学性能和断裂强度都有一定的提高.     

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%。     

MWNTs/BBC复合纤维的制备及其力学性能

采用静电纺丝技术制备了多壁碳纳米管(MWNTs)/细菌纤维素苯甲酸酯(BBC)复合纤维。利用场发射扫描电镜(FESEM)、X射线衍射仪(XRD)、热重分析仪(TGA)及原子力显微镜(AFM)对复合纤维的形貌和性能进行了表征。结果表明:MWNTs的加入使BBC纤维变细;在280℃条件下对纤维进行热处理30 min,提高了MWNTs/BBC复合纤维的结晶度;对MWNTs含量为7‰的MWNTs/BBC纤维进行力学性能测试,得到单根MWNTs/BBC复合纤维的弹性模量达130 GPa。     

聚乙烯基吡咯烷酮的加入对制备聚丙烯腈原纤维的影响

研究了聚乙烯基吡咯烷酮(K30)的二甲基亚砜(DMSO)溶液的质量分数、聚乙烯基吡咯烷酮与聚丙烯腈(PAN)的质量比对浆料的纺丝性能以及浆料的流变性能的影响,同时对加入K30后的聚丙烯腈原纤维的力学性能和热性能进行了研究.结果表明,聚乙烯基吡咯烷酮与聚丙烯腈具有较好的相容性,当K30的质量分数为5%和m(PAN)∶m(K30)=7∶3时最适合纺丝,且原纤维具有较好的形貌和力学性质.