空气过滤用聚氨酯纳米纤维膜的制备及其性能

为拓展静电纺纳米纤维在空气过滤领域中的应用,以聚氨酯(PU)为原料,加入不同种类的盐,采用静电纺丝法制备树枝状PU纳米纤维膜。利用扫描电镜(SEM)、接触角测试仪、红外光谱仪、自动滤料测试仪测试纳米纤维膜的微观结构、亲疏水性、化学结构和过滤性能。结果表明:在PU质量分数14%条件下,添加有机盐TBAC,纺丝电压35 kV时,制备的纳米纤维膜的树枝状分叉结构明显;TBAC的加入使纤维膜的接触角由99.1°减小到82.8°;分叉结构使纳米纤维膜的过滤性能显著提高,与纯PU纳米纤维膜相比,过滤效率从50.8%提高到93.6%,品质因子从0.009提高到0.073,可满足高效低阻空气过滤材料的需求。

聚己内酯/MgO复合纳米纤维膜的制备及其性能

为制备集多种功能于一体的纳米纤维膜,将MgO纳米颗粒加入至可降解聚己内酯(PCL)溶液中,通过静电纺丝技术制备PCL/MgO复合纳米纤维膜,研究了其微观形态、结晶结构、过滤性能和抗菌性能等。结果表明:PCL/MgO复合纳米纤维的直径比纯PCL略有增加,且纤维膜中MgO依然保持着结晶状态;与纯PCL纤维膜相比,PCL/MgO复合纳米纤维膜的透气率增加,水接触角增大,透湿率减小;PCL/MgO复合纳米纤维膜的过滤效率为97.57%~98.87%,紫外线防护系数均大于50,具有良好的过滤性能和优异的紫外线防护性能,其对大肠杆菌的抑菌率为73.78%~98.55%,对金黄色葡萄球菌的抑菌率为53.61%~97.56%;对大肠杆菌的抑菌率优于金黄色葡萄球菌是因为MgO纳米颗粒具有晶格缺陷,更易与带有负电荷的大肠杆菌形成较强的相互作用。

碱溶性聚酯/碳酸钙/聚酯(COPET/CaCO_(3)/PET)多孔纤维制备及性能研究

采用自制的碱溶性聚酯/碳酸钙(COPET/CaCO_(3))母粒与聚酯(PET)母粒,经熔融纺丝实现对传统PET纤维的改性,结合单因子控制变量法优选碱酸处理制备COPET/CaCO_(3)/PET多孔纤维的最佳工艺参数,并对纤维性能进行测试与表征。结果表明,当NaOH质量分数为4%、HCL质量分数为3%时,纤维具有较好的表观形态和孔隙结构。在最优处理条件下,纤维内部含有较多分布均匀的孔隙,孔径主要集中分布在15~54nm。此时,纤维的断裂强度、线密度、比表面积和熔融温度分别为1.29cN/dtex、4.84dtex、5.5273m^(2)/g和253.85℃。

PAN/MgO/Ag复合纳米纤维过滤膜的制备及性能分析

为提高聚丙烯腈(PAN)纳米纤维膜的性能,在PAN溶液中掺杂了MgO和Ag纳米颗粒(MgONPs和AgNPs),通过静电纺丝方法制备了不同质量分数的PAN/MgO/Ag复合纳米纤维过滤膜,采用扫描电镜、X射线衍射仪、红外光谱仪、紫外线透反射分析仪、过滤性能测试仪测试复合纤维过滤膜的微观形态、结晶结构、透气性、透湿性及过滤性能等。结果表明:纯PAN纳米纤维的直径为222.9 nm,PAN/MgO/Ag复合纳米纤维的直径为151.5 nm~258.6 nm。相对于纯PAN纤维膜,PAN/MgO/Ag复合纤维膜具有优良的过滤性能和紫外线防护性能,其紫外线防护系数为38.73~55.37,过滤效率为95.36%~97.59%,阻力压降为46.06 Pa~58.31 Pa。当MgONPs和AgNPs的质量分数都是0.75%时,PAN/MgO/Ag复合纤维膜的品质因子最高,为0.071 4 Pa^(-1),过滤性能最好,属于高效低阻且具有防紫外线功能的过滤膜材料。

聚酰亚胺纳米纤维滤膜的制备及性能分析

为探究亚胺化温度对聚酰亚胺(PI)纳米纤维性能的影响,将二胺单体4,4-二氨基二苯醚(ODA)和二酐单体均苯四甲酸酐(PMDA)溶于N,N-二甲基乙酰胺(DMAc)中,配制不同质量分数的聚酰胺酸(PAA)溶液,通过静电纺丝制成PAA纳米纤维滤膜,随后经过不同温度亚胺化处理形成PI纳米纤维滤膜,研究滤膜的微观形态、过滤性能、透气性能和透湿性能等。结果表明:PAA溶液质量分数为30%时,其纳米纤维形态最好;亚胺化温度为200℃时,滤膜的过滤效率为95.86%,阻力压降为610.56 Pa,过滤性能平衡关系最好,此时最大强度为3.24MPa,透气率为98.19 mm/s;亚胺化温度为190℃时,水接触角为95.26°,润湿性能最好;透湿性能随着亚胺化温度的升高而降低。

超高分子量聚乙烯纤维的耐高温性能

针对超高分子量聚乙烯(UHMWPE)纤维熔点低、易蠕变的缺点,以复合材料热压加工环境为测试条件,通过分析不同热压温度和热压时间下的力学稳定性能,研究UHMWPE纤维的耐高温性能。采用差示扫描量热仪、热重分析仪、扫描电子显微镜、X射线衍射仪、红外吸收光谱分析仪和力学性能测试仪等仪器设备,表征并分析了UHMWPE纤维的力学性能、热稳定性能和微观结构。结果表明:热压温度及时间对UHMWPE纤维性能有着重要的影响。在150℃及以下热压处理时,纤维力学性能随着热压时间的增加而变化不大;在160℃及以上热压处理时,长时间的热处理导致纤维力学性能下降明显,在160℃处理40 s时丝束断裂强力为153 N,强力损失为46.50%;当热压温度大于纤维熔点时,纤维强力出现急速下降,在170℃热压处理10 s时强力下降到了121 N,强力损失达到了57.80%。研究结果可为UHMWPE纤维复合材料的加工及应用提供参考。

壳聚糖改性聚乳酸纤维的制备工艺与断裂强力研究

为改善聚乳酸(PLA)纤维的力学性能,对PLA纤维进行O_(2)等离子体-壳聚糖(CS)的联合整理,得到CS改性PLA(CS-PLA)纤维。分析研究了CS质量分数、反应温度和反应时间对纤维增重率及断裂强力的影响,探讨改性PLA纤维的最佳工艺条件,并对CS-PLA纤维进行了形貌和结构表征。结果表明,当CS质量分数为1.5%、反应温度为60℃、反应时间为8 h时,CS-PLA纤维的断裂强力较未改性PLA纤维提高了39.76%。扫描电镜图像显示经过复合处理后PLA纤维表面有一层均匀吸附的壳聚糖。傅里叶红外光谱表明改性后PLA纤维表面引入了羟基和氨基等官能团。X射线衍射分析显示改性后纤维结晶度增加。热重分析结果显示CS-PLA纤维的热稳定性强于未改性PLA纤维。具有优良力学性能和表面羟基与氨基官能团的CS-PLA纤维有利于PLA纤维染色性能和服用性能的提高。

铅铆钉钙钛矿原位生长及荧光纤维湿法纺丝研究

为了提高卤化铅钙钛矿的稳定性,抑制铅离子释放以减小潜在的生物毒性威胁,提出“铅铆钉”生长钙钛矿的创新方法,在晶体生长初期即引入铅离子捕获过程,从源头上解决铅离子泄漏问题,并且通过原子层沉积策略进一步提升其稳定性,使其能够安全适用于荧光湿法纺丝工艺。结果表明:采用铅铆钉策略的钙钛矿纳米粒子即使在完全解离的条件下,依然可以大幅度减少铅离子排放,荧光量子产率达到56.68%,其所制备的荧光纤维连续浸泡5天后的铅离子质量浓度仅为1.58μg/L,达到饮用水使用标准。认为:该方案解决了铅卤钙钛矿在水中的不稳定性问题,并利用湿法纺丝法制备了钙钛矿荧光纤维,表现出优异的荧光稳定性、化学稳定性及生物安全性能,其断裂伸长率达到364.72%,具有优异的纤维韧性和编织性能。

基于奇数碳软链段PBT基弹力丝的制备及结构性能

通过分子结构和聚合工艺设计合成了基于奇数碳软链段(聚三亚甲基醚二醇,PO3G)的聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)基弹性体(PBT-PO3G),并分别以PO3G质量分数为20%和30%的PBT-PO3G为原料,采用熔融纺丝法制备弹力丝。通过与偶数碳软链段(聚四氢呋喃醚二醇,PTMG)质量分数为30%的PBT基弹性体(PBT-PTMG)及其弹力丝进行对比,探究奇数碳软链段结构对弹性体和弹力丝热力学性能的影响规律。结果显示,PBT-PO3G弹性体和弹力丝的回弹性优于PBT-PTMG,这是因为奇数碳软链段不易结晶。当牵伸倍数为2.5时,PO3G质量分数为30%的PBT-PO3G弹力丝的断裂强度为1.25cN/dtex,在定伸长10%条件下循环拉伸10次,回复率达93%。研究结果可为聚醚酯在弹性纤维领域的应用提供借鉴。

聚醚酯弹性纤维的制备及其结构与性能

为研究牵伸倍数及热定形温度对聚醚酯弹性纤维性能的影响,采用卧式微量单孔挤出机制备了聚醚酯初生纤维及其牵伸丝。采用X射线衍射仪、声速取向仪、电子单纱强力机、纱线强伸度仪等对纤维的结晶结构、取向结构、力学性能、回弹性和收缩性能进行测试与分析。结果表明:当热定形温度为100℃时,随着牵伸倍数的增加,聚醚酯弹性纤维的结晶度、取向度、沸水收缩率和干热收缩率均呈上升趋势,断裂强度由1.44 cN/dtex增加至2.68 cN/dtex,断裂伸长率由179.9%下降到31.0%,在牵伸5倍时定伸长20%的弹性回复率可达到96.2%;当牵伸5倍时,随着热定形温度的升高,聚醚酯弹性纤维的结晶度增加,取向度、沸水收缩率及干热收缩率呈下降趋势,断裂强度与弹性回复率变化不大,断裂伸长率先升高后降低,热定形温度为140℃时的断裂强度达2.49 cN/dtex,定伸长20%的弹性回复率达到96.6%。

废弃羊毛角蛋白再生工艺及其高值化应用的研究进展

废弃羊毛纺织品的低值化处理方式造成严重的资源浪费和二次环境污染,其主体成分角蛋白的提取与高值化应用是实现废弃羊毛变废为宝的方案。首先基于羊毛、角蛋白的层级结构展开介绍,重点描述羊毛角蛋白的力学性能、多重响应形状记忆性能、压电性能和生物学性能4个方面的特性。其次对角蛋白的提取进行系统性概述,分别讨论了物理、化学、生物法3种提取工艺的优势和缺陷,并介绍其在纤维、凝胶、膜和支架4种应用形式中的制备工艺。总结角蛋白因其优异的生物相容性、生物降解性、压电性能、力学稳定性、形状记忆等特性,在柔性电子器件、生物医用、吸附材料高值化领域中的应用。最后针对目前角蛋白回收工艺的最新研究进展进行总结,并对其进一步产业化应用做出展望。

抗菌发热功能性粘胶纤维的制备及性能分析

为了制备具有抑菌、发热功能的粘胶纤维,采用β-环糊精包覆姜辣素制得微胶囊,然后将微胶囊加入粘胶纺丝液,通过纺前共混、湿法纺丝工艺制得姜辣素粘胶纤维。借助扫描电镜、红外光谱仪、单纤维强力仪等对制备的姜辣素粘胶纤维、粘胶纤维的结构和性能进行表征与分析,并测试了所织针织物的抗菌性能和发热性能。结果表明:所制备的姜辣素粘胶纤维中位粒径D50为0.599μm,90%粒径在1.293μm以下;具有与粘胶纤维相近的微观结构,但纵向沟槽增多;姜辣素粘胶纤维在1 450 cm^(-1)附近出现不同于粘胶纤维的苯环骨架振动峰;相较于粘胶纤维,姜辣素粘胶纤维的断裂伸长率和干、湿断裂强度都有一定程度下降,但仍然达到一等品标准要求。姜辣素粘胶纤维针织物抑菌率达到抗菌针织品AAA级标准;织物吸湿后30 min内升温值最高达到11℃,平均值达到5.1℃,满足技术标准要求;相比于粘胶纤维,姜辣素粘胶纤维针织物摩擦50次和100次后升温值分别提高0.8℃和1.4℃,具有较好的发热功能。

碳纳米管涂层氨纶传感材料的性能研究

为了获得良好导电性和弹性的碳纳米管(CNT)氨纶复合材料,采用浸渍方法在氨纶长丝表面附着碳纳米管。使用3⁃氨基丙基三乙氧基硅烷溶液将氨基接枝在氨纶表面,再将处理后的氨纶浸入不同质量分数的羧基化多壁CNT分散液中,获得碳纳米管涂层氨纶复合传感材料。对碳纳米管氨纶材料的红外光谱图、力学性能、导电性等进行表征分析。结果表明:随着CNT质量分数的增加,氨纶表面CNT数量逐渐增加,当CNT质量分数达到7%时,氨纶表面的CNT数量明显增多且浮在表面有较多孔隙。而随着CNT涂层的形成,纱线的强度较氨纶原纱有所降低,断裂伸长也较氨纶原纱有一定程度的下降,但复合纱线仍然能保持1000%以上的断裂伸长率。当CNT质量分数从1%增加至5%时,在不同拉伸应变下,电阻的相对变化较大,说明传感纱线响应灵敏。在500次拉伸/释放循环期间,响应阻力变化的峰值和基线波动较小,传感纱线性能稳定。认为:碳纳米管涂层氨纶传感材料的响应时间快,且具有良好的应变响应稳定性,在小应变传感领域具有潜在应用。

熔纺双组分超细纤维成型工艺及其应用研究进展

熔纺双组分超细纤维由于其原料和成型技术的组合多样性而备受青睐。然而,在现有的制备工艺中,熔纺双组分超细纤维存在如能耗大、难以细旦化和污染环境等问题,限制了其在实际生产和高质应用领域的进一步发展。并且在实际的生产过程中,不同的原料选择、组件使用及工艺调控等因素都对熔纺双组分超细纤维成型效果影响显著。因此,合理调控熔纺双组分超细纤维成型过程中各阶段影响因素对其综合性能进一步提升具有重大意义。为更全面理解熔纺双组分超细纤维的本质,本文以桔瓣型纤维和海岛型纤维为研究基体,探究了熔纺双组分超细纤维的纺丝成型机理及其影响因素;阐述了熔纺双组分超细纤维多样的开纤工艺(机械开纤、化学开纤和热能开纤);归结了熔纺双组分超细纤维在合成革、空气过滤和医疗卫生等材料领域的应用;最后对熔纺双组分超细纤维广阔的发展前景进行了展望。

氧化锌/儿茶酚甲醛树脂微球抗菌粘胶纤维的制备及其性能

为制备高效抗菌和力学性能优良的粘胶纤维,由一步水热反应制备氧化锌/儿茶酚甲醛树脂(ZnO/CFR)微球,将之以不同比例与粘胶纺丝液共混,通过湿法纺丝制得一系列抗菌粘胶纤维。借助扫描电子显微镜、透射电子显微镜、X射线光电子能谱仪、多重光散射仪等研究了ZnO/CFR微球的微观形貌、化学组成及其在粘胶纺丝液中的分散性和稳定性,分析了粘胶纤维的颜色、形态、抗菌性能及力学性能等。结果表明:ZnO/CFR微球形状规则,粒径为0.9~2.5μm,微球内随机分布有若干纳米ZnO,可在粘胶纺丝液中分散均匀,长期保持稳定,纺丝过程中无明显损失;所得抗菌粘胶纤维呈棕黑色,锌含量达0.85~2.08 mg/g,对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌具有高效的非溶出型广谱抗菌作用,抑菌率达99.9%以上,且力学性能保持优良。

MXene在电磁屏蔽织物领域应用最新研究进展

MXene作为一种新型二维纳米材料,具有导电性高、比表面积大、耐热性好和密度低等优点,是一种优良的导电填料,其在电磁屏蔽织物领域的应用也越来越多。文中简述MXene材料的合成过程及应用;介绍MXene的电磁屏蔽机理及其复合纤维制备方法,包括涂层法、双辊法、静电纺丝法、湿法纺丝法等,并对比各方法的优缺点;总结MXene在电磁屏蔽织物应用领域的最新研究进展。最后展望MXene在电磁屏蔽织物应用领域的发展方向,为新一代电磁屏蔽性能优异、稳定性强、力学性能强、舒适性好的MXene复合纤维的研究提供新思路。

聚偏氟乙烯纳米纤维的结构调控及其在生物医学领域应用研究进展

为促进聚偏氟乙烯(PVDF)基纳米纤维在生物医学领域的应用,首先阐述了PVDF压电效应产生的关键在于其偶极子的取向排列,进一步以PVDF纳米纤维为研究对象,分析了纳米纤维的偶极子与纤维表面极性电荷的键合作用机制;归纳总结了随机分布型、取向排列型、中空以及图案化PVDF纳米纤维的结构调控;重点讨论了石墨烯、氧化锌、钛酸钡以及碳纳米管等各种掺杂材料对静电纺PVDF复合纳米纤维薄膜压电性能的影响,并详细介绍了其在伤口敷料、药物载体以及组织工程等生物医学领域的应用。研究指出结构调控和添加剂掺杂以及2种方法的组合是提高PVDF压电性能的有效方法,有望进一步拓展PVDF基纳米复合压电材料在生物医学领域中的应用。

聚环氧乙烷/Al_(2)O_(3)被动辐射降温膜的制备及其性能

针对传统制冷技术存在能耗大、额外产生热量、排放温室气体等弊端,以聚环氧乙烷(PEO)为原料,基于静电纺丝技术制备PEO微纳米纤维膜,并采用共混法将纳米氧化铝(Al_(2)O_(3))颗粒添加到PEO纺丝溶液中,通过静电纺丝制备出PEO/Al_(2)O_(3)微纳米纤维膜,用于日间被动辐射降温。分析了纤维膜的形貌、太阳光反射率、大气窗口波段红外光透过率、发射率以及日间辐射降温性能。结果表明:由于微纳米纤维结构和纳米Al_(2)O_(3)颗粒的有效散射,使纤维膜的平均太阳光反射率达到90.2%;PEO作为选择性辐射降温材料,结合Al_(2)O_(3)纳米颗粒的声子极化共振,使得PEO/Al_(2)O_(3)纤维膜在大气窗口波段的发射率为90.0%,当Al_(2)O_(3)的质量分数为4%时,在平均太阳光强度为712.3 W/m^(2)、环境湿度为14.2%的条件下,相对于环境温度日间降温达6.1℃。

柔性电子材料在可穿戴设备中的研究进展

在电子技术与现代纺织技术融合的背景下,更加柔性、传输信号更加灵敏精准、监控范围更加广泛的可穿戴设备成为研究热点,为此,研究人员着力于开发新型柔性电子材料。文章简要总结了可穿戴设备中所用新型柔性电子材料的研究进展,重点介绍了柔性传感材料、导电材料、供电材料的研究现状及发展方向,同时指出了目前柔性电子材料在制备过程及成品性能方面存在的不足及未来研究趋势。

聚偏氟乙烯/聚砜纳米纤维滤膜的性能优化研究

以聚偏氟乙烯、聚砜为原料,利用静电纺丝法制备了聚偏氟乙烯/聚砜纳米纤维滤膜,研究铸膜液配方和制备工艺参数对复合膜的力学性能、透气性能和过滤性能的影响。结果表明,聚砜的加入,大大提高了聚偏氟乙烯纳米纤维滤膜的综合性能。当聚偏氟乙烯、聚砜、DMAC的质量分数分别为16%、4%、80%时,滤膜的综合性能最好,滤膜的平均接触角、断裂伸长率、平均孔径和气体渗透率分别为119.54°、35.25%、4.1567μm和3.59×10^(-5)m^(3)/(m^(2)·Pa·s);与聚偏氟乙烯纳米纤维滤膜相比,复合膜的平均接触角提高了5.52%,断裂伸长率提高了40.05%,平均孔径下降了33.12%,气体渗透率提高了10.26%。膜内部纤细且丰富的3D贯穿孔隙结构为化学杀菌剂的引入提供更多的载点,可进一步提高复合膜的抗菌性能。