利用纤维素工业废丝/胶高效制备再生纤维素纳米晶

为解决再生纤维素工业丝的废丝以及生产过程中的废丝/胶的再利用问题,设计了以再生纤维素工业废丝或废丝/胶为原料高效制备再生纤维素纳米晶(RCNC)的方法,并通过傅里叶变换红外光谱、马尔文激光粒度仪、扫描电子显微镜、X射线衍射和原子力显微镜等方法,对比了利用新溶剂法再生纤维素工业废丝/胶、粘胶再生纤维素工业废丝和浆粕制得的RCNC、CNC的结构性能上的区别。结果表明:新溶剂法再生纤维素工业丝废丝/胶高取向度、高结晶度和结构简单的特性使其可以在更温和的条件下酸解,制备的RCNC得率高达到65.09%,远大于以浆粕为原料制备CNC的得率,且具有更高的结晶度。与粘胶纤维素工业废丝制得的RCNC相比,两者具有相似的尺寸与形貌,都为纳米级的棒状结构,长度和长径比分别为93 nm±26 nm和35±20,表明此方法对于不同来源的纤维素工业丝废丝具有一定的普适性。

基于醇解-酯交换法再生PET的固相缩聚

为研究再生聚对苯二甲酸乙二醇酯(CRPET)固相缩聚反应规律及影响因素,在真空条件下,对比分析原生对苯二甲酸乙二醇酯(vPET)和CRPET的固相缩聚反应特征,探究不同端甲基含量和不同尺寸CRPET的固相缩聚反应规律;通过改变反应氛围,在真空和氮气两种反应氛围下分别考察了真空度、氮气流速以及预结晶温度对CRPET特性黏度的影响,对比分析了固相缩聚前后CRPET性能的变化。结果表明:在相同反应条件下,vPET的固相缩聚反应速率大于CRPET;端甲基的存在会阻碍CRPET固相缩聚反应正向进行,但随着温度的升高,这种阻碍逐渐减弱;减小CRPET尺寸或升高反应温度均会提高特性黏度增长速率;CRPET特性黏度在真空条件下比氮气条件下的增量更大;固相缩聚反应在较高氮气流速和真空度下更容易进行;预结晶温度上升会促使固相缩聚反应正向进行,但过高结晶温度会阻碍CRPET内部小分子的扩散逸出,导致特性黏度增长减缓;固相缩聚反应能够提升CRPET的结晶性能,对其热性能影响微弱。

基于再生对苯二甲酸二甲酯制备阻燃聚酯纤维

文中以再生对苯二甲酸二甲酯(r-DMT)和乙二醇(EG)为原料、以2-羧乙基苯基次磷酸(CEPPA)为阻燃剂,采取共聚合的策略合成了阻燃再生聚对苯二甲酸乙二醇酯(rFR-PET)切片,并通过熔融纺丝技术制备了83 dtex/36 f规格的阻燃再生聚酯纤维。研究发现,CEPPA的引入使得聚酯的缩聚变得困难,阻燃再生PET相较于未改性的再生PET端羧基含量增大、二甘醇含量降低、亮度L值下降、黄蓝色度b值增大、热稳定性和结晶性下降。通过极限氧指数(LOI)测试和垂直燃烧性能(UL-94)分析得知,再生PET经阻燃改性后,LOI值由22.1%提高至32.7%,UL-94垂直燃烧等级从V-2级提升至V-0级,阻燃性能大幅提升。阻燃再生PET切片可纺性优异,通过熔融纺丝工艺制备的纤维具有良好的力学性能。为利用r-DMT开发下游高值化再生聚酯材料提供了有益参考。

K_(2)CO_(3)/KOH协同醇解废弃涤纶纺织品及其制备再生DMT的研究

废弃涤纶纺织品囤积量逐年上升,而对废弃涤纶纺织品的综合利用回收率却较低。化学法回收中乙二醇醇解-甲醇酯交换法是一种回收废弃涤纶纺织品的方法,然而乙二醇醇解-甲醇酯交换工艺过程中存在对苯二甲酸双羟基乙酯(BHET)单体产率低、低聚物含量高的问题。文章采用K_(2)CO_(3)/KOH协同醇解废弃涤纶纺织品,并结合响应面法优化了醇解工艺参数,通过甲醇酯交换法制得再生对苯二甲酸二甲酯(DMT),研究了K_(2)CO_(3)/KOH协同醇解对乙二醇醇解-甲醇酯交换产物的影响。结果表明,随着KOH添加量的增加,醇解产物中BHET含量呈现先增加后下降的趋势。当KOH的添加量达到2%时,BHET含量达到最高70.2%。同时,优化后的醇解工艺参数为:反应温度210℃、反应时间120 min、K_(2)CO_(3)质量分数2.0%、KOH质量分数2.4%。此时BHET的收率为73.1%;醇解产物与甲醇酯交换得到再生DMT产率为80.1%,通过减压升华纯化后得到再生DMT含量高于99%以上。

液晶高分子薄膜的热处理及结晶行为

为探究液晶高分子(LCP)薄膜在热处理过程中结晶行为,利用差示扫描量热(DSC)仪对LCP薄膜进行热处理,考察了在不同热处理条件下LCP薄膜熔点和熔融焓的变化,并分析其结晶转变。非等温结晶实验结果表明LCP薄膜熔融后的再结晶快过程难以避免,且形成新晶体的熔融特征与降温速率无关。等温结晶实验结果表明慢过程无法完全抑制快过程,且LCP薄膜经慢过程形成新晶体的温度上限为270℃。不同条件的等温热处理实验结果表明,低温段热处理有利于提高熔融焓,熔程上限以下的高温段热处理则更有利于提高熔点,在240℃等温热处理60 min得到最大熔融焓为3.87 J/g,在290℃等温热处理60 min得到最高熔点为306.8℃。通过分峰定性LCP薄膜在不同热处理温度下的结晶趋势,分析得到慢过程中形成新晶体、原晶体生长(包括熔融-再结晶的晶体)与冷却快过程形成新晶体的最佳温度分别为LCP薄膜的结晶温度、熔程下限温度与熔程上限温度。最终,结合LCP薄膜热处理前后的晶体结构模型,总结LCP薄膜在热处理中的结晶转变,为规模化制备高性能LCP薄膜提供参考。

回收再利用聚酯的流变性能

选用回收再利用聚酯中的瓶片和泡料为样品,利用旋转流变仪研究两种样品在稳态与动态两种模式下的流变性能。结果表明:在稳态模式下,随着剪切速率的不断增加,两种样品的表观黏度均呈下降趋势,为切力变稀流体,采用幂律模型拟合得到两种样品的非牛顿指数分别为0.71与0.85,拟合相关系数R2均接近于1。在动态模式下,瓶片对恒定持续性高温更为敏感,复数黏度下降更为明显;随着温度上升,两种样品的储能模量、损耗模量与复数黏度均逐渐降低,且温度对具有高特性黏度的瓶片的影响明显大于对具有低特性黏度的泡料的;随着角速度的增加,两种样品的复数黏度均从急剧下降转变为缓慢下降,损耗因子表现为先上升至最大值后下降,值均大于1。

活性碳纤维负载钴酞菁催化氧化2-巯基乙醇的研究

将四(2,4-二氯-1,3,5-三嗪基)氨基钴酞菁以共价键形式键合在活性碳纤维(ACF)载体上,制得了活性碳纤维负载钴酞菁催化剂(ACF-CoPc),采用热重分析、原子吸收光谱和氮气等温吸附法对其进行了表征。原子吸收光谱测得金属酞菁的负载量为5.26μmol/g。氮气等温吸附法测得ACF-CoPc的比表面积为1235.9m2/g,孔径分布以2nm左右的小孔为主。以2-巯基乙醇为催化对象,采用超高效液相色谱研究了ACF-CoPc的催化氧化性能。结果表明ACF-CoPc对2-巯基乙醇具有很好的催化氧化性能,反应4h时对2-巯基乙醇的去除率高达100%,氧化产物为2,2’-二硫二乙醇。而且催化剂ACF-CoPc经6次循环使用后,对2-巯基乙醇的去除率没有持续下降,这表明该催化剂具有良好的重复使用性。

低熔点PTT的合成

通过共聚反应在PTT分子链中引入第3组分(间苯二甲酸)、第4组分(PEG)合成低熔点共聚酯,对其分子结构、结晶性能和热稳定性能进行研究。结果表明:引入第3组分可以降低聚酯的熔点,但其结晶能力随着第3组分的增加而减弱,当第3组分摩尔分数为30%(占所有二元酸的摩尔分数)时,共聚酯的DSC曲线上的结晶峰消失;第4组分的引入改善了共聚酯的结晶性能,当第3组分摩尔分数为35%,第4组分质量分数为8%(占所有二元酸的质量分数)时,可以得到熔点为158℃的低熔点共聚酯,所得的低熔点共聚酯具有较好的结晶性能和热稳定性能。

并列复合中空卷曲抗菌再生聚酯短纤维的制备及性能

为实现废弃聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)的循环再生与升级利用,以废弃PET泡料为原料,制得特性黏度为0.78 dL/g和0.65 dL/g的再生聚酯(r-PET)切片,选用F220A(主要成分为纳米ZnO)和100B(季铵盐型抗菌剂)两种抗菌改性剂,经熔融并列复合纺丝和后整理技术得到两类并列复合中空卷曲抗菌r-PET短纤维。优化了抗菌r-PET短纤维的生产工艺参数,并对其性能进行测试分析,结果表明:在计量泵频率44~46 Hz、纺速1050~1200 m/min、总牵伸倍数3.33倍的条件下,两类抗菌r-PET短纤维均具有良好的可纺性,其中空度接近20%,卷曲数为5个/25 mm;抗菌剂F220A与r-PET可实现热力学互容,且作为基体异相结晶成核剂,有效促进了r-PET结晶;两类抗菌r-PET短纤维对金黄葡萄球菌、大肠埃希菌及白念珠菌的抑菌率均高达99.00%,抗菌效果优异。

阳离子染料可染聚对苯二甲酸丙二醇共聚酯的流变性能

采用Rosand RH7型毛细管流变仪,对以间苯二甲酸丙二醇酯-5-磺酸钠(SIPP)为第三改性单体、以聚1,6-己二酸-1,4-丁二醇酯(PBA)或聚乙二醇(PEG)为第四改性单体的阳离子染料可染聚对苯二甲酸丙二醇共聚酯(PTT)的流变性能进行了研究。结果显示,在200 s-1<γ<1000 s-1时,PTT共聚酯的剪切黏度急剧下降,表现出明显的剪切变稀特性;SIPP的添加使共聚酯的粘流活化能增加,而PBA或PEG能降低共聚酯的粘流活化能;共聚酯的非牛顿指数均在0.6～0.8之间,并随温度升高而增大,因此升高温度能改善共聚酯熔体的流动性能,这为开发新型阳离子染料可染PTT纤维提供了参考。

苯乙烯-二乙烯苯树脂负载双核钴酞菁对巯基乙醇的催化性能

双核钴酞菁(Co2Pc2)以共价键负载到苯乙烯-二乙烯苯树脂(resin)上得到一种新型的催化功能性材料(resin-Co2Pc2)。考察了pH、催化剂量和温度对resin-Co2Pc2催化巯基乙醇的影响。实验结果表明,resin-Co2Pc2在pH=11时催化活性达到最大;催化活性随反应温度升高而提高,此催化反应为吸热反应,而且resin-Co2Pc2经多次重复使用后其催化活性基本保持不变,具有很好的重复使用性能。

催化纤维的制备及其催化性能

利用接枝反应将马来酸酐改性氨基钴酞菁(CoPc)负载到纤维素纤维上,制得新型催化纤维(CoPcF)。考察了水溶液中pH值、巯基乙醇浓度对CoPcF催化性能的影响。结果表明:在pH值为11时,CoPcF对巯基乙醇的催化活性最高;随着巯基乙醇浓度的增加,CoPcF对巯基乙醇的催化活性也不断增加。因此,CoPcF在室温下对巯基乙醇具有良好的催化氧化活性,能重复使用且对环境无二次污染。

催化氧化型消臭蚕丝纤维的研究

合成一种水溶性平面双核金属酞菁衍生物 ,用元素分析和红外光谱对其结构进行了表征。负载双核金属酞菁的改性蚕丝纤维能有效地对甲硫醇和硫化氢进行催化氧化消除 ,而对氨气和三甲胺具有良好的中和反应消除效果。

磁控溅射法制备电磁屏蔽织物的研究

本文采用直流磁控溅射在无纺布基底上溅射沉积金属铜来制备电磁屏蔽织物。通过原子力显微镜观察发现,工艺参数对溅射沉积速率以及膜层的表面形貌都有较大的影响。在一定范围内,溅射功率越大,沉积速率越大,膜层颗粒分布越均匀致密。溅射压力一般选取0.9 Pa左右为宜,在此压力下,溅射沉积速率最大。经测试膜层与基底结合牢度较好,溅射沉积铜后透气性变化较小。频谱分析仪测试结果表明织物的屏蔽性能十分优良。

金属酞菁负载纤维对空气中含硫化合物的催化氧化

合成了八羧基钴酞菁(Co-oaPc)和八羧基铁酞菁(Fe-oaPc)两种水溶性酞菁,将这两种酞菁及两者按摩尔比为1∶1混合的酞菁分别负载到阳离子改性的粘胶纤维上,制得3种金属酞菁负载纤维。测试其在溶液中对巯基乙醇的催化氧化性能发现这些负载纤维均具有催化氧化能力,而混合金属酞菁负载纤维的催化活性最高;通过在空气中对甲硫醇和H2S的消除实验,得到的结论相同。ESR测试表明,混合酞菁负载纤维可以观测到10个Co2+和Fe3+的超精细分裂线,表明其聚集的趋势较两种酞菁单独负载时弱,有利于甲硫醇和硫化氢分子与酞菁发生轴向配位,从而提高其催化活性。

平面双核金属酞菁衍生物的催化氧化性能

合成了一种水溶性平面双核金属酞菁衍生物 ,用元素分析和红外光谱对其结构进行了表征 .研究了双核金属酞菁对巯基乙醇的催化活性与pH值、催化剂浓度以及不同双核金属酞菁混合配比之间的关系 .实验结果表明 ,双核金属酞菁在pH =1 1时催化氧化活性达到最大 ,且双核钴 (Ⅱ )酞菁比双核铁 (Ⅲ )酞菁的催化活性高 .实验还首次发现 ,双核钴 (Ⅱ )酞菁和铁 (Ⅲ )酞菁混合后具有更高的催化氧化活性 ,混合比以 1∶1时催化活性最高 。

二氧化氯对活性染料的脱色

为寻求一种理想的活性染料氧化脱色技术,用二氧化氯(ClO2)对存在于染料废水及有色纺织品中的3种不同结构的活性染料进行脱色处理,分别用紫外可见光谱仪和测色配色仪对染料废水和织物中的染料进行脱色性能测试。结果表明:在常温常压下,ClO2对以这2种形式存在的染料均有较好的处理效果;染料废水中的3种染料经脱色处理1 h后脱色率均达到95%以上;有色纺织品中的3种染料经剥色处理1 h后K/S值明显下降,为有色纺织品的剥色提供了一种新思路。

活性炭纤维负载金属铂的制备及催化氧化甲醛

针对甲醛污染问题,研制了一种去除甲醛的催化纤维。利用硼氢化钠还原法制备了活性炭纤维(ACFs)载铂(Pt)催化剂(Pt/ACFs),采用扫描电子显微镜(SEM)、X射线能谱(EDS)、X射线衍射(XRD)、氮气吸附-脱附等温线等方法对其进行了表征。Pt/ACFs对甲醛的催化性能结果表明,Pt/ACFs对甲醛具有良好的催化氧化性能,反应9 h后甲醛的去除率可达96.5%,并将甲醛矿化为二氧化碳,且具有较好的重复使用性能。此外,Pt/ACFs在室温下同样能有效净化空气中的甲醛,并且可矿化为二氧化碳。

一步法PET/CDP混纤牵伸丝的制备与性能

以聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、阳离子染料可染改性聚酯(CDP)为原料,利用复合纺牵联合设备,一步法制备了PET/CDP混纤牵伸丝;采用声速法、差示扫描量热法等测试手段,对纤维的性能进行研究。结果表明:在主要工艺条件不变的条件下,随着第一热盘速度的提高,纤维的声速取向因子和声速模量下降,纤维的结晶度下降;随着第一热盘速度的提高,纤维的断裂强度下降,断裂伸长率增加,而沸水收缩率则略有上升;针对PET、CDP 2种聚合物性能的不同,纺丝牵伸工艺条件的优化选择,应以满足CDP的条件为主,兼顾PET的特性。

四羧基金属酞菁负载纤维素纤维的制备及其消臭性能研究

合成了四羧基铁酞菁(Fe-CPc)和四羧基钴酞菁(Co-CPc),并对其进行了元素分析和红外光谱表征.在酸性条件下,将四羧基金属酞菁负载到改性纤维素纤维上,制备得到消臭纤维.实验结果表明,在室温条件下,四羧基铁酞菁消臭纤维(FePcF)、四羧基钴酞菁消臭纤维(CoPcF)和混合金属酞菁消臭纤维(CoFePcF)3种功能性纤维都能有效去除甲硫醇、硫化氢、氨气和三甲胺,甲硫醇和硫化氢按催化氧化机理除去,而氨气和三甲胺按酸碱中和机理除去;3种消臭纤维对甲硫醇和硫化氢的消臭效果为CoFePcF>CoPcF>FePcF.