静电纺壳聚糖基纳米纤维的制备及其在水处理中应用研究进展

为提高壳聚糖的可纺性,改善壳聚糖基纳米纤维的物理形态和力学性能,对国内外利用静电纺丝技术制备壳聚糖基纳米纤维的相关研究进行了综述。介绍了壳聚糖静电纺丝液的配制要求以及不同纺丝参数对纤维形态的影响;在此基础上,详细综述了壳聚糖化学改性纳米纤维和壳聚糖共混改性纳米纤维的研究进展;最后,对应用壳聚糖基纳米纤维处理废水中重金属离子、染料和其它污染物的研究现状进行总结。研究发现:不同纺丝参数最终均是通过影响射流拉伸的难易程度来改变纤维形态,且通过化学改性和共混改性的方法不仅可提高壳聚糖的可纺性,还可增强壳聚糖基纳米纤维的耐酸性、热稳定性、抗菌性和吸附性;同时指出探寻新的溶剂、共混剂和功能材料以及与选择性分离技术结合来增强对水中污染物的吸附能力是壳聚糖基纳米纤维的未来发展趋势。

导电粒子掺杂纳米纤维复合膜的电磁特性及吸波预测

选用氧化锌、石墨烯和铜粉等导电粒子作为电磁介质,采用“静电纺丝+喷雾法”制备导电粒子掺杂聚乳酸纳米纤维复合膜,对复合膜的结构和电磁特性进行表征,并研究导电粒子种类及其含量、膜材厚度对复合膜电磁参数的影响,进而预测膜的吸波性能。结果表明,导电粒子掺杂复合膜的电磁参数特征与导电粒子含量有关,导电粒子质量分数增加,膜材的介电常数实部和虚部明显表现出增大的趋势,石墨烯掺杂复合膜具有较大的介电参数,介电损耗远大于磁损耗,石墨烯质量分数为25%的复合膜在膜材厚度为10.0 mm时的反射损耗为-27.51 dB。掺杂膜材厚度增加,同质量分数下反射损耗的峰值逐渐从高频向低频移动,复合膜倾向于选择吸收波长更长、频率更低的电磁波;导电粒子含量增加,最小反射损耗值逐渐减小,较多的导电粒子能够形成较完整的导电网络,极化能力和介电损耗增强,电磁损耗增加。反射损耗值和吸收带宽与导电粒子含量和膜材厚度有关,可通过调节导电粒子含量和膜材的厚度来调控膜材料的电磁吸收性能。

假捻变形工艺对涤纶DTY物理及染色性能的影响研究

涤纶DTY生产工艺已经非常成熟,但都停留在生产经验总结阶段,各项工艺参数对DTY物理及染色性能的影响尚无系统性的研究。基于此,本文通过调控加弹速度、第一热箱温度、牵伸比、假捻比、第二超喂率、第二热箱温度等假捻变形工艺参数,并采用正交试验法分析了各参数对涤纶DTY纱线线密度、断裂强度、断裂伸长率、卷曲收缩率等物理性能和色彩表现的影响规律。结果表明,牵伸比对涤纶DTY线密度和断裂伸长率起到最主要影响;第一热箱温度对涤纶DTY断裂强度起到最主要影响;第二超喂率对涤纶DTY卷曲收缩率起到最主要影响;加弹速度、第二热箱温度对涤纶DTY纤维的结晶度起到主要影响。此外,在参数范围内结晶度越大、结晶速度越快的涤纶DTY纱线,其染色指标稳定性越差。

蔗渣纤维素-海藻酸钙-膨润土多孔微球的制备及其对罗丹明B吸附性能的研究

以蔗渣纤维素、海藻酸钠为三维网络框架,膨润土为吸附功能单元,采用金属离子交联法联合物理包载法制备蔗渣纤维素-海藻酸钙-膨润土多孔微球,研究其对罗丹明B吸附性能,探究其吸附机理。采用扫描电镜(SEM)、X射线衍射(XRD)和热重(TG)等表征手段分别对多孔微球形貌、晶相和热稳定性进行表征。结果表明:在固液比2g/L,染料溶液pH=3,体积为25mL,初始浓度为400mg/L,吸附温度为318K,吸附360min后,吸附量高达87.14mg/g。多孔微球吸附罗丹明B过程符合准二级动力学模型,罗丹明B在多孔微球吸附遵循Langmuir等温线吸附模型。吸附罗丹明B前后,多孔微球为类球形,具有一定孔隙结构;多孔微球中膨润土晶型结构无明显改变,且具有一定热稳定性。

我国静电纺丝领域研究现状及其热点:基于CNKI数据库的可视化文献计量分析

基于CNKI数据库,利用CiteSpace可视化计量学方法分析国内静电纺丝领域的发文量、作者和机构合作状况以及研究主题的演化,并与国际上2018-2022年的研究主题进行对比。分析发现:国内作者在静电纺丝领域的发文量呈现逐年增加趋势;作者共现的局部网络密度大,整体网络密度小;参与静电纺丝研究的高校之间合作密切;国内静电纺丝领域的研究主要集中在纤维的制备,及纳米纤维在生物医药、空气过滤、水处理、能源器件、防护、传感等领域的应用等方面,与国际上在静电纺丝领域的研究热点有较高的相似性。

超高分子量聚乙烯纤维表面金属化改性及应用

超高分子量聚乙烯(ultra-high molecular weight polyethylene,UHMWPE)纤维及织物因表面呈化学惰性且高度结晶,导致其与复合材料基体之间的界面结合力弱,影响复合材料性能.为增强纤维表面活性,通过无电沉积金属铜的方法实现UHMWPE纤维表面金属化改性,制备UHMWPE-Cu复合纤维,分别考察金属镀层对UHMWPE纤维的形貌、晶体结构、表面粗糙度和电导率等性能的影响,并研究UHMWPE-Cu复合纤维与聚氨酯树脂基体之间的界面黏接性能和抗穿刺性能.结果表明,无电沉积金属化赋予了纤维良好的导电性能,电导率可达660.79 S/cm.同时,金属化增加了纤维的表面活性,提高了纤维与树脂基体之间的界面黏接性能.UHMWPE纤维可增强聚氨酯复合材料的剥离强度,相对于未改性纤维样品提高了108%.此外,UHMWPE纤维的金属化也显著提高了其复合材料的抗穿刺性能,与未改性样品相比,改性的样品抗穿刺性能提升了35%.金属化还大幅度提高了复合材料的电磁屏蔽性能,电磁屏性能可达53 dB,远优于屏蔽应用的合格电磁干扰强度值(20 dB).UHMWPE纤维表面金属化在电磁屏蔽上具有广阔的应用前景.

改性蔗渣纤维素-海藻酸钙-膨润土微球制备及吸附

以海藻酸钠、硅烷改性蔗渣纤维素为网络框架,膨润土为吸附单元,采用金属离子交联法联合物理包载法制备改性蔗渣纤维素-海藻酸钙-膨润土微球,研究其吸附亚甲基蓝,并阐述吸附机理。采用FT-IR(红外光谱)、SEM(扫描电镜)、BET(比表面积)、XRD(X射线衍射)和TGA(热重分析)分别对微球结构、形貌、孔隙结构、晶相和热性能进行表征。吸附结果显示微球对亚甲基蓝吸附符合准二级吸附动力学模型和Langmuir等温吸附模型,对亚甲基蓝饱和吸附量为523.56 mg/g。经过吸附-脱附5次后,微球吸附能力为85.44%。微球为类球形,表面有丰富的微介孔结构,微球结晶度较好,耐热性能较好,表明微球作为新型无机-有机复合吸附剂,为用于有机染料废水处理提供新思路。

静电纺PMMA纤维生物膜的制备及性能

为了获得净水效果好的纤维生物膜载体材料,通过静电纺丝工艺制备聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)生物膜载体,通过多种表征方法测试PMMA与无纺布生物膜载体间的性能差异,完成了生物膜载体的结构(表面形貌、比表面积、孔隙率)和润湿性(水接触角和吸水率)的测试。结果表明,静电纺丝工艺制备的PMMA纤维膜的纤维直径为100~900 nm,比表面积达到19.2 m^(2)/g,孔隙率达到80%,而无纺布的纤维直径为微米级,比表面积为0.3659 m^(2)/g,表明制备的PMMA纤维生物膜属于小直径、高比表面积的载体,可为微生物提供更多的附着位点及孔隙,更有利于微生物的附着。同时PMMA纤维膜表面水接触角为133.25°,吸水率达到313%,相较无纺布的吸水率(75%)明显上升,有效提高了载体在污水中的浸润性。最后,在相同条件下对PMMA和无纺布生物膜载体进行养菌挂膜试验。发现PMMA纤维生物膜载体处理污水的效果明显高于无纺布:养菌6 d后,PMMA纤维生物膜载体的挂膜量比继续处于快速上升趋势,而无纺布生物膜载体的挂膜量比变化很小;养菌15 d后,PMMA纤维生物膜载体的挂膜量比达到227.1%,而无纺布生物膜载体的挂膜量比仅为109.23%。

静电纺纳米纤维纱线的制备方法及在智能可穿戴领域的应用进展

为了提高静电纺纳米纤维纱线的制备效率和力学性能,以拓宽纳米纤维纱线的应用,对静电纺纳米纤维纱线的种类与制备方法以及在智能可穿戴领域的应用进行了归纳和总结,并分析了不同制备方法的优缺点,最后对静电纺纳米纤维纱线的未来发展趋势进行了展望。

纤维素化学研究进展

为了研究当前纤维素化学发展现状,综述了纤维素超分子结构及其成因,介绍了纤维素自组装的结构模型,讨论了纤维素的多种原材料(细菌纤维素、人工化学合成纤维素、棉花、木材、禾草植物、韧皮纤维以及农业废弃物),着重介绍了细菌纤维素的制备与商业用途以及人工化学合成纤维素,综述了目前纤维素化学研究的热门课题:选择性取代、新纤维素溶剂、纤维素的预处理、纤维素衍生物以及纤维素功能材料的发展现状、再生纤维的研究发展现状、纳米纤维素的制备与表面化学改性.选择适宜的原材料,对天然纤维素进行可控物理、化学结构设计,从而可以制备特殊功能的精细化工产品.纤维素化学是21世纪可持续发展的化学工程研究的重要课题之一.

预氧化过程中PAN纤维皮芯结构的变化

借助红外测试(FT-IR)、元素分析(EA)、扫描量热分析(DSC)和扫描电子显微镜(SEM)系统研究了五种聚丙烯腈(PAN)纤维在预氧化过程中纤维皮芯结构的变化、差异、规律及其与热化学反应、结构变化的关联。结果表明:预氧化过程中PAN纤维皮芯比的变化与纤维组成、结构和致密性等化学与物理性质密切相关。在一定预氧化条件下,皮芯比的变化与纤维热化学反应特性的差异、直径收缩率和密度的变化存在良好的对应关系。最终预氧化纤维的皮芯比与炭纤维的力学性能密切相关。

高聚物纤维材料的高应变率响应行为研究

利用 MTS和旋转盘式杆 -杆型冲击拉伸试验装置 ,在高应变率、大应变率范围条件下 (Aramid:0 .0 1/ s～ 10 0 0 / s;PVA:0 .0 1/ s～ 15 0 0 / s) ,研究了应变率对芳纶纤维和高强 PVA纤维束力学性能的影响 ;同时 ,利用扫描电子显微镜考察了纤维材料在不同应变率下的微观断裂机理。

聚丙烯腈原丝的预氧化过程研究

采用透射电子显微镜(TEM)、差示扫描量热(DSC)分析仪、红外吸收光谱(FTIR)分析仪和元素分析仪等为主要手段，系统地研究了聚丙烯腈预氧化过程中结构的变化过程。结果发现：在预氧化过程中，聚丙烯腈原丝主要进行化学结构变化和形态结构的重排，首先在无定形区引发环化反应，然后扩展至有序区，最终形成耐热的梯形环化结构。预氧丝的片层组织是由原丝片层结构演变过来的，随着预氧化温度的升高，片层状形态增多。

ZnO掺杂的SnO_2纳米纤维的制备、表征及气敏机理(英文)

以二水氯化亚锡(SnCl2·2H2O)为盐原料,采用静电纺丝的方法制备了SnO2纳米纤维.为了研究ZnO掺杂对SnO2形貌、结构及化学成分的影响,分别制备了不同含量ZnO掺杂的SnO2/ZnO复合材料.利用热重-差热分析(TG-DTA)、X射线衍射(XRD)、傅里叶变换红外(FTIR)光谱仪、扫描电镜(SEM)及能量色散X射线(EDX)光谱对材料的结晶学特性及微结构进行了表征.制备的SnO2/ZnO复合材料是由纳米量级的小颗粒构成的分级结构材料.ZnO含量不同,对应的SnO2/ZnO复合材料结构不同.表征结果表明ZnO的掺杂量对SnO2材料的形貌及结构均起着重要作用.将制备的不同ZnO含量的SnO2/ZnO复合材料进行气敏测试,测试结果表明,Sn:Zn摩尔比为1:1制作的气敏元件对甲醇的灵敏度优于其它摩尔比的气敏元件.讨论了SnO2/ZnO复合材料气敏元件的敏感机理.同时针对Sn:Zn摩尔比为1:1时表现出最好的气敏响应,分析了其原因,包括Zn的替位式掺杂行为、ZnO的催化作用、过量ZnO对SnO2生长的抑制作用以及SnO2与ZnO晶粒界面处的异质结.

纤维种类对炭/炭复合材料微观结构和力学性能的影响(英文)

采用6 K的预氧丝和炭纤维制备预制体,通过化学气相渗积制备炭/炭复合材料。通过偏光显微镜、拉曼光谱、纳米硬度和三点弯曲等手段研究其微观结构和力学性能。结果表明,预氧丝复合材料的基体为暗层和粗糙层炭,厚度分别为1.4-2.6μm和10.2-11.6μm;而炭纤维复合材料的基体为光滑层和粗糙层炭,厚度分别为8μm和4.4μm;预氧丝纤维的模量和硬度明显小于炭纤维,同时基体的模量和硬度随消光角的增加而降低;低模量的基体和纤维导致预氧丝复合材料的拉伸强度、拉伸模量、弯曲强度和模量分别降低了14.5%-24.2%、9.7%-19.8%、7.3%-15.4%和15.1%-18.6%;但其韧性指数却提高了224%-235%,这是高含量的粗糙层炭和纤维的石墨化收缩所致;同时提出了一个三单元复合模型用来模拟复合材料的拉伸模量,模拟误差小于9.9%。

共混纤维相形态的扫描电镜观察

以扫描电子显微镜为主要研究手段 ,对PP EHDPET共混纤维试样进行了形态观察 ,得出了共混纤维相形态及相逆转随共混组分体积比的变化规律 ,并讨论了相容剂PP g MAH添加量对PP

牵伸石墨化对石墨纤维结构和力学性能的影响

借助XRD和力学测试研究了不同石墨化温度下牵伸率(0%~2.5%)对PAN基石墨纤维结构和力学性能的影响。结果表明:在2 400℃、2 700℃和3 000℃石墨化温度下,分别采用1.25%,1.50%和2.20%的牵伸率,可获得的抗拉强度最大值相应为3.1GPa、2.55GPa和2.25GPa。在相同的石墨化温度下与未牵伸的样品相比,抗拉强度提高了10%~20%。弹性模量亦随牵伸率的增大而增加,在牵伸率为2.50%时,弹性模量上升15%。同时,石墨微晶尺寸Lc(3.612nm^7.094nm)和La(12.909nm^24.400nm)及取向度逐渐增大,而d002(0.346 5nm^0.341 8nm)逐渐减小。微观结构的改善是石墨纤维抗拉强度和弹性模量提高的主要原因。

PAN纤维高温环境下氮结合态演变规律的研究

通过使用XPS和XRD等表征手段研究了经低温碳化后PAN纤维中氮结合态的高温演变规律,推测了其反应机理,探讨了由氮结合态的演变所引起的纤维结构变化。结果表明:经低温碳化后PAN纤维中的氮主要以吡啶氮、叔胺氮和氨基/亚氨基3种结合态存在,当热处理温度在700℃以下时,纤维中吡啶氮含量最多;随着温度的升高,氨基/亚氨基和吡啶氮含量逐渐减少,而叔胺氮含量先呈增加趋势,温度升高到1000℃以后时,叔胺氮含量迅速下降;1300℃以后,纤维中的叔胺氮含量最多;PAN纤维中的氮以叔胺氮形式存在更有利于平面六元碳网的逐步完善。

PAN基炭纤维中sp^2杂化的C—C原子键距与结构参数之间关系

利用Ram an散射及X射线衍射方法,对不同炭化温度下制备的PAN基炭纤维样品进行了测试。根据Ram an散射的测试结果,从F itzer碳键键距出发,给出了PAN基炭纤维中sp2杂化的C—C原子键距a0随炭化温度的变化规律。由各样品的X射线衍射测试结果,得到了各样品的结构参数(La、Lc、d002)。分析了sp2杂化的C—C原子键距a0随结构参数(La、Lc、d002)变化的原因。结果表明,C—C原子键距a0与石墨化程度有关,且随La、Lc的增大及d002的减小C—C原子键距增大。

碳纤维表面微观结构的定量化表征方法

通过使用Matlab编程处理日本东丽T300、国产GCF-1和GCF-2等3种碳纤维样品断面的扫描电镜照片,采用二值标签算法获得了碳纤维的直径及圆度等碳纤维物理特征定量数据。建立了采用直线方程切线法寻找并计算碳纤维表面沟槽的数量及尺度的方法,发现3种碳纤维样品的边缘沟槽的深度及宽度的分布均符合Weibull分布的特征。3种碳纤维的表面物理特征随温度变化的规律相同,说明其在结构上存在着一致性。经过不同温度热处理后3种碳纤维样品的圆度值变化不大,平均直径随着热处理温度的升高逐渐减小,并且表面沟槽的数量及分布的变化规律相同,说明其结构存在一致性。3种碳纤维的圆度等表面物理特征存在一定差异,T300的圆度小于国产GCF-1及GCF-2碳纤维。