差别化聚酯纤维技术研究进展

概述了差别化聚酯纤维的开发技术,即纤维异形化、功能化以及复合功能化;综述了差别化聚酯纤维的品种开发现状,主要品种有超细纤维、中空纤维;抗菌除臭纤维、抗紫外线纤维、阻燃纤维等单一及复合功能纤维。指出多重功能纤维将是差别化聚酯纤维的发展方向,熔体直纺在线添加技术是实现聚酯纤维差别化的主要途径。

聚合物基体中纳米无机粒子的团聚机理研究进展

针对功能性纳米无机粒子在聚合物基体中分散性差、易于团聚等问题,概括了团聚体的形成机理。基于团聚机理,重点阐述了近年来描述团聚体强度的数学模型。各种模型基于不同的假设,从不同的角度揭示团聚体强度与粒子自身特性、基体相渗透之间的关系。此外,提出了团聚力表达式的修正与完善方向。

基于TEM图像的炭黑在聚合物基体中分散性的定量表征

采用熔融共混-母粒稀释技术并辅以高效动态混合器制备了聚丙烯/炭黑薄膜。基于TEM图像定性和定量表征了炭黑在其中的分散与分布。首次将Image J图像分析软件引入分析过程,获取了粒子数目、粒子表面密度、平均粒径及其分布等统计数据。结果表明,粒子平均直径为0.2μm,当量直径服从多峰非正态分布。Origin拟合结果表明,粒子面积服从对数正态分布。此外,将TEM图像所呈现的定性信息与描述混合体系混合效果的森下氏分散指数(I)、偏斜度(β)及莱西指数(M)结合起来,对炭黑粒子在聚丙烯基体中的分散与分布进行了定量表征。森下氏分散指数为0.985,表明炭黑粒子在基体中的空间分布均匀;偏斜度为0.0014,意味着薄膜中炭黑粒子分散良好及分布均匀;莱西指数为0.987,表明炭黑粒子与聚合物基体混合效果较好。

纳米无机粒子/聚合物共混体系分散机理研究进展

功能性纳米无机粒子在许多领域显现出独特的性能,然而纳米粒子团聚与分散的矛盾始终是制约其在有机-无机杂化材料中应用的关键。针对这一问题,从热力学和动力学的角度,分别综述了团聚体的分散过程及理论进展。基于分散的破碎和剥蚀机理,对团聚体的分散动力学进行了深入阐述。通过现有分散机理的概括,为纳米无机粒子/成纤高聚物体系的分散提供理论指导。

高均一性聚丙烯/炭黑薄膜的制备及炭黑分散性的定量表征

采用熔融共混-母粒稀释技术,辅以高效动态混合器制备了炭黑含量为2.2%与3.3%的两种聚丙烯/炭黑薄膜。基于扫描电镜(SEM)与光学显微镜(OM)图像,首次利用Image J图像分析软件定量表征了炭黑在薄膜中的分散与分布。SEM分析结果表明,炭黑含量为2.2%的膜中粒子的平均面积为0.220μm2,且面积严格服从指数分布;OM分析结果表明,当炭黑含量为3.3%时,膜中出现了少量团聚体。经计算,制备的两种薄膜中粒子分散指数(D)分别为0.75和0.5,表明高炭黑含量不利于粒子分散。此外,OM图片显示低炭黑含量膜中的粒子平均面积(0.209μm2)略小于高炭黑含量膜(0.220μm2),且面积分布呈极大的相似性,均严格服从指数分布。Image J图像分析软件可将SEM与OM图像所携带的定性信息转化为定量信息,并可结合分散指数综合表征炭黑在聚合物基体中的分散性。

炭黑母粒分散性的定量表征

采用熔融共混母粒稀释技术,辅以3-DD高效动态混合器制备聚丙烯(PP)/炭黑(CB)薄膜。利用热重分析法与潜在的在线检测新方法——色彩色差法间接表征了CB在PP基体中的分散性。热重分析表明,当CB质量分数为2.2%时,其在薄膜中的分散较均匀,而当CB质量分数增至3.3%时,其分散性略差,但热失重曲线重合性仍较好;薄膜间的标准色差与两两色差均表明CB在薄膜中分散良好、分布均匀。运用skewness-kurtosis检验法对色差值进行正态分布及其显著性检验,结果表明色差值近似服从正态分布且相互之间无显著差异。此外,根据色差值与灰卡级数之间的换算关系得到薄膜的灰卡级数为4.68。

聚四氟乙烯短纤维的热及化学稳定性研究

通过表观形态观测,得出聚四氟乙烯(PTFE)短纤维的直径服从高斯分布。针对细度差异性较大的PTFE短纤维,提出一种基于线密度差异性的单根纤维追踪测量法,用于测试酸碱处理前后纤维的力学性能。结果表明,经常温酸碱处理后,纤维断裂强度基本无变化,而初始模量减小,断裂伸长率增大;高温酸碱处理后的纤维断裂强度略有增大而断裂伸长率减小;经干热空气和沸水处理后,纤维的断裂强度基本无变化,而断裂伸长率由于解取向略有降低。此外,热失重分析表明PTFE短纤维具有优异的耐高温性能。

熔体直纺在线添加专用母粒的制备及性能

以聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)为聚合物基体,偶联剂(CA)和分散剂(DA)为助剂,通过对炭黑(CB)粒子进行物理或化学改性,以提高CB粒子在聚合物基体中的分散性,然后采用熔融共混-分离喂料技术制备PET基母粒。母粒的SEM及TEM结果分析表明,CA(NDZ-109)与DA(PE-1)不可复配使用,当CA用量为4%(wt,质量分数,下同)时,可实现CB粒子在PET基体中的良好分散,这与活化指数及理论计算结果相一致。基于熔体直纺在线添加系统,研究了母粒的纺丝组件压力升,PET/CB/4%CA母粒的组件压力较平稳,适于纺丝加工。

聚芳酯纤维的化学稳定性及其腐蚀降解

为研究聚芳酯纤维在高湿热、强腐蚀条件下的耐受性,选用酸、碱及强氧化剂处理聚芳酯纤维,并借助光学显微镜、扫描电子显微镜、差示扫描量热仪、傅里叶变换红外光谱仪及热失重分析仪等,研究纤维形态结构、聚集态结构及大分子链结构变化。结果表明:在常温和60℃下,H2SO4处理后纤维表面未见明显变化,HNO3处理后纤维仅出现少量沟槽,但经KMnO4处理后,纤维横向沟槽增多,纵向呈现微裂纹,尤其经NaOH处理后,纤维表面由沟槽变为凹坑,甚至呈腐蚀断裂状态;酸和KMnO4并未显著破坏纤维的晶区有序结构,而NaOH处理降低了纤维晶区规整度;H2SO4、HNO3和NaOH及KMnO4处理引起聚芳酯纤维大分子链苯环上-CH键断裂,导致纤维降解,残炭率降低。

成纤高聚物中无机粒子分散性表征方法及理论研究

针对功能性杂化纤维制备过程中微纳米无机粒子分散困难、易于团聚等问题,归纳了传统的无机粒子分散性表征方法,介绍了太赫兹时域光谱、超声波、X射线相衬成像等新技术。通过综合传统方法和新技术,提出构建以光学显微镜(OM)、扫描电子显微镜(SEM)和透射电子显微镜(TEM)法为主,间接法为辅,并尝试纳入超声法、太赫兹时域光谱及X射线相衬成像新技术的多级粒径联合评价体系,为深入探究分散性表征方法提供参考。

聚己内酰胺铸膜液的制备及性能

为了避免常规聚酰胺铸膜液的酸性腐蚀,基于热致相分离法(TIPS),优选出N-乙基邻对甲苯磺酰胺(N-E-O/PTSA)作为聚酰胺铸膜液的稀释剂。热失重分析表明,铸膜液具有较好的热稳定性,分解温度远高于制膜温度200℃。此外,差示扫描量热法显示,稀释剂降低了聚酰胺6(PA6)的熔融温度,符合Flory聚合物-稀释剂体系熔点降低方程。为构筑TIPS法制膜的多重微孔结构,铸膜液中添加了微米Si O2,从而提高了PA6/N-E-O/PTSA体系的结晶温度,而对熔融温度的影响较小。

功能纤维用微纳米无机粒子及其表面修饰方法研究进展

概括了功能纤维常用无机粒子的种类及其功能性;综述了微纳米无机粒子表面修饰方法,即物理包覆法、表面化学改性、高能物理改性及超分散剂改性等方法,并归纳了改性效果评价新方法、新技术;指出随着纳米技术的日趋成熟,功能性纳米无机粒子将在纤维功能化方面具有广阔的应用前景。

超高摩尔质量聚乙烯平板微孔膜制备及亲水性能研究

以白油为稀释剂,利用热致相分离法制备了超高摩尔质量聚乙烯(UHMWPE)微孔膜。研究了聚乙二醇20000(PEG20000)对膜水通量、孔隙率及亲水性的影响。结果表明,PEG质量分数为10%的膜水通量和孔隙率较大,亲水性较好。另外还研究了水洗时间对膜亲水性的影响,并借助傅立叶红外测试法对膜中PEG20000残余情况作了定量分析。研究显示,随着水洗时间的延长,残存于膜中的PEG减少,水洗17d后,PEG质量分数减小至1.4%,亲水性改善仍较明显。

聚苯硫醚长丝的光及热稳定性研究

聚苯硫醚(PPS)纤维是耐高温过滤材料的首选原料。本文通过表面形态观测和力学性能测试,研究了聚苯硫醚初生长丝的热稳定性和光稳定性。结果表明,干热空气处理对PPS长丝的断裂伸长率影响较大,而对断裂强度的影响较小;沸水处理显著影响纤维的断裂强度而断裂伸长率变化较小。因此,PPS长丝适于干热环境下的过滤材料。经光照处理后,PPS长丝的断裂强力和断裂伸长率均显著下降,其光稳定性较差,不适于直接暴露在日光下的户外环境。

聚合物基石墨烯复合纤维及其纺织品研究进展

针对高纯石墨烯纤维可纺性差、成本高及分散难等问题,归纳了石墨烯的功能化改性方法,并对聚合物基石墨烯及其纺织品的研究进展进行综述。通过石墨烯与聚合物基体相的相互作用分析,深入探讨石墨烯对聚合物基石墨烯纤维微结构的影响机制,提出聚合物基石墨烯纺织品开发面临的技术挑战和理论难题。研究表明,石墨烯的高导电性和聚合物基体的柔性赋予聚合物基石墨烯纤维良好的可编织性,可确保其在拉伸、扭转、冲击等条件下具有良好的电导率稳定性,有望加快柔性可穿戴纺织品的开发进程。最后指出,利用可控和可预测的加工技术,在解决石墨烯高效分散的基础上可解决石墨烯高成本的问题,是聚合物基石墨烯纺织品的重要研究方向。

超细特精梳长绒棉专纺纱断头分析及工艺优化

文章针对4.2 tex长绒棉专纺纱细纱工序中粗纱及细纱自然断头率偏高的问题,通过原料性能分析、工艺参数调整及设备状况检验,发现对于马克隆值较大、长度较短的长绒棉,粗纱的捻系数应偏大掌握,且其值需根据原料的质量变化进行调整。对于超细特长绒棉专纺纱,粗纱定量偏重,细纱的牵伸倍数过大是导致自然断头率偏高的主要原因。

亚麻落麻纤维/聚乳酸基完全可降解复合材料的成型工艺

以亚麻落麻纤维、聚乳酸纤维为原料,采用非织造加工方法制作预成型件后,采用模压工艺将预成型件制成亚麻落麻纤维/聚乳酸基完全可降解复合材料。分别研究了预成型件制作工艺中梳理次数、增强纤维体积分数及模压成型工艺中模压温度对复合材料拉伸性能的影响,并采用扫描电镜(SEM)研究了复合材料的拉伸断裂形貌和界面结合状况。结果表明:纤维体积分数为39.6%、模压温度为190℃时材料具有最好的拉伸性能;随着梳理次数的增多,其拉伸强度先升高后下降,梳理2次时其力学性能最优。材料的拉伸断口形貌表明,聚乳酸基材料为脆性断裂,增强纤维与树脂基体之间的界面结合有待进一步改善。

“一带一路”倡议下山东丝绸产业的文化技艺融合创新发展机制与路径

在共建“一带一路”倡议、坚定文化自信的背景下,文章以丝绸文化为研究对象,进行文化技艺融合下山东丝绸文化的传承与创新探索,以实现丝绸文化属性的挖掘、自然属性的科技创新和艺术创意的再设计,为山东丝绸产业发展提供参考。

PTFE复合材料的研究进展

概述了聚四氟乙烯基(PTFE)复合材料的发展现状,针对过滤和耐磨材料两大应用领域,重点介绍了纤维复合、无机粒子填充、织物增强及聚合物共混等复合材料的实现形式。指出了制约复合材料发展的共性关键问题-界面相容性,并对PTFE复合材料的发展前景作了展望。

竹原纤维增强聚乳酸完全可降解材料的性能研究

以竹原纤维、聚乳酸为原料,采用非织造结合模压成型工艺制备了完全可降解材料。研究了材料降解随时间的变化规律及材料中增强纤维体积分数对材料拉伸、弯曲及降解性能的影响,采用扫描电子显微镜和傅立叶变换红外光谱仪研究了材料的降解机理。结果表明,当纤维体积分数为50%时,材料的纵横向拉伸强度和弯曲强度均达最大,分别为20.60、15.12MPa和27.47、21.27MPa;材料的降解速率随时间增加呈加快趋势,且纤维含量高的材料降解较快;降解首先发生在材料界面的缝隙处,随后产生了树脂开裂和纤维降解。