湿法纺丝制备PAN/相变微胶囊复合相变纤维及其性能研究

以聚脲包覆正十八烷形成相变微胶囊(MPCM)乳液作为相变改性剂,与聚丙烯腈(PAN)共混制备纺丝原液,通过湿法纺丝制备不同MPCM含量的PAN/MPCM复合相变纤维,分析了MPCM乳液的化学结构、粒径分布、热性能及热稳定性,研究了相变纤维的表面形貌、热性能、结晶性能、力学性能及热循环性能。结果表明:MPCM乳液固体粒子粒径分布均一,平均粒径为634.3 nm,在31.4℃和20.3℃发生相变现象,相变焓值可达166.0 J/g,具有良好的相变性能,且热稳定性较好;相变纤维粗细均匀,直径为175μm左右,随着MPCM含量的增加,纤维表面变得不光滑且有明显凸起的微胶囊小球;随着MPCM含量的增加,相变纤维的热性能明显提高,结晶性能及力学性能也有所提高;当MPCM质量分数为8.7%时,相变纤维的熔化温度为29.3℃,凝固温度为22.1℃,熔化焓为44.1 J/g,凝固焓为44.1 J/g,具有良好的热性能,且经50次热循环后的相变温度及相变焓值与经1次热循环后的基本保持一致,具有良好的热循环稳定性;当MPCM质量分数为8.7%时,相变纤维的断裂强度为0.52 cN/dtex,断裂伸长率为35.01%,模量为1.19 GPa。

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。

超声波辅助酶法提取猪皮胶原蛋白的工艺优化及胶原纤维的湿法纺丝制备

胶原纤维材料是一种重要的生物医用纺织品,广泛用于各类外科手术。为了提高猪皮源胶原蛋白的提取率,设定酶浓度、超声强度、超声时间为影响因素,胶原提取率为响应值,采用超声波辅助酶法,通过单因素实验和Box-Behnken响应面法探究最佳提取条件,并采用湿法纺丝技术制备猪皮源胶原纤维。结果表明:影响胶原提取率的显著性顺序为:酶浓度>超声时间>超声强度,最佳提取工艺的酶浓度为93 U/g、超声强度为162 W、超声时间为58 min,所制备的胶原提取率56.21%,与响应面回归方程预测值相近,说明该回归模型能够较好地优化提取工艺条件。同时,紫外光谱、红外光谱和X射线衍射分析表明猪皮源胶原的类型为Ⅰ型,具有完整的三螺旋结构;纤维形貌分析表明猪皮源胶原具有良好的成纤性;力学性能分析表明纺丝液为4.0%浓度的胶原纤维具有最佳的力学性能。

湿法纺丝制备拉伸电阻不敏感液态金属导电纤维

液态金属导电纤维在拉伸、折叠等状态下仍可保持导电性,在智能纺织品领域具有广阔的应用前景。然而,大多数液态金属导电纤维在拉伸状态下导电性能大幅下降。以液态金属(LM)/聚氨酯弹性体(TPU)为芯层材料,TPU为皮层材料,通过同轴湿法纺丝工艺制备拉伸电阻不敏感的液态金属导电纤维,探究液态金属含量及芯层内径对纤维结构和性能的影响。结果表明:液态金属导电纤维具有良好的力学性能,拉伸模量为17.7 MPa,断裂伸长率约为475%,断裂强度约为29.5 MPa。此外,所制备的导电纤维具有明显的皮芯结构,芯层直径越大,液态金属含量越高,拉伸电阻稳定性越好。当芯层直径为0.6 mm,液态金属质量分数为97%时,在0~300%的应变范围内纤维电阻几乎保持不变。

基于同轴湿法纺丝制备耐汗导电纤维

随着科技的发展,智能纺织品越来越受到大众青睐。在智能纺织品中,导电纤维作为智能纺织品的基础材料,起到重要作用。目前,市面上常用的镀银导电纱线具有制备工艺简单稳定、高电导率、可水洗、可编织等优点,但是由于银长期浸渍汗液易导致腐蚀,电导率大幅度下降,且长时间接触有导致皮肤过敏的风险。文章采用湿法纺丝工艺开发一种耐汗导电纤维,选择SBS和TPU作为皮层的聚合物,CB为皮层的导电材料,通过对比两种聚合物制备的纤维形貌包裹性,确定选择CB/TPU作为耐汗导电纤维皮层,并对该耐汗导电纤维进行电学、耐汗性能测试。实验证明,该纤维具备耐汗导电性。

海藻酸钠纤维的湿法纺丝制备及性能研究

以海藻酸钠为原料,通过湿法纺丝技术,分别制备质量分数为3%、4%、5%的海藻酸钠纤维和质量分数为4%海藻酸钠/4%明胶共混纤维,分析这几种纤维的各项性能表征,结果表明:用纯海藻酸钠制备纤维时,质量分数为4%的海藻酸钠纤维细度最细,条干最均匀,相比较海藻酸钠/明胶共混纤维,后者的纤维细度更细。无论是纯海藻酸钠纤维还是海藻酸钠与明胶的共混纤维,其横截面都为不规则的圆形,纵向比较光滑,有轻微的卷曲,表面有些许沟槽。海藻酸钠在火焰中可以燃烧,离开火焰立即熄灭,具有一定的阻燃性能。海藻酸钠的吸湿性随着浓度的升高而略微升高,加入明胶后吸湿性有大幅提高。

聚丙烯腈/石墨烯杂化湿法纺丝复合纤维性能研究

近年来,石墨烯在纺织领域应用广泛,并且发展迅速,石墨烯在光、电、力学方面具有良好的性能,在复合材料方面具有良好的应用前景。聚丙烯腈纤维是一种合成纤维,性能优异,弹性和强度较好,在纺丝方面,利用湿法纺丝工艺将石墨烯与聚丙烯腈相结合起来,并且研究复合纤维的结构,发现其在吸附和脱附亚甲基蓝方面有了不同于原来的效果,本文在探究石墨烯和聚丙烯腈复合纤维的湿法纺丝最优条件,通过控制石墨烯占聚丙烯腈的含量来控制单一变量,研究石墨烯含量对于复合纤维材料吸附和脱附亚甲基蓝性能的影响。结果表明,掺杂石墨烯的复合纤维机械性能有所提高,复合纤维断裂强力从0.41 N增加到0.77 N;随着石墨烯含量的增加,吸附和脱附效果有所提高,GO含量为10%的吸附性能最佳。

凹形单股丝束刮酸器在黏胶纤维湿法纺丝中的应用

黏胶短纤维生产中,因纺丝过程中丝束携带大量的凝固浴溶液,后处理工序中需要使用大量的水对丝束进行清洗。基于降低硫酸消耗和降低外排污水含盐量的目的,设计了新型凹形单股丝束刮酸器,并应用于黏胶纤维湿法纺丝中。结果表明:凹形单股丝束刮酸器结构合理、紧凑,通过将丝束置于刮酸槽内,使刮酸器完成对丝束刮酸作业,可有效地降低丝束上附着的凝固浴溶液含量;与在拉伸工序加装气压活动式刮酸器相比,凹形单股丝束刮酸器安装在纺丝盘和导丝器之间,采取对单根丝束物理除酸的方式,安装简单、易操作,除酸效果明显,且不消耗能源;凹形单股丝束刮酸器投用后,冲毛水酸含量降低4~9 g/L,硫酸单耗降低约20 kg/t,总排污水中盐含量减少37.38 t/d,经济效益和环境效益明显。

湿法纺丝制备的热致发光尼罗红纤维及其性能研究

刺激响应性荧光材料可在力、电、热等外界刺激下荧光行为发生明显变化,在生物分析、加密防伪、光开关、传感检测等领域拥有巨大的应用潜力,其中热响应因为成本低、来源丰富受到广泛关注。热响应荧光变色的纤维材料作为智能服装的基本组成部分,具有重要的理论研究与应用开发价值。利用尼罗红染料聚集荧光猝灭的特性,通过饱和脂肪酸在降温/升温过程中的结晶/熔融转变,驱动尼罗红荧光分子的聚集/分散状态的转变,实现荧光颜色在off-on状态的可逆变化,并将其与湿法纺丝技术相结合,最终获得热致发光尼罗红纤维。制备的纤维可在发出红色荧光与荧光猝灭之间切换,且荧光颜色经多次循环测试后仍稳定不变,证明了热致发光尼罗红纤维良好的荧光可逆性。

湿法纺丝技术在新型载药系统中的研究进展与前景分析

随着生物医用材料的发展,载药系统不断更新。继缓释和控释给药系统、经皮给药系统、黏膜给药系统、靶向给药系统、应答式给药系统之后,载药纤维作为一种新型载药系统,通过调控纤维的材料和工艺,不仅可以实现单一给药系统的给药功能,还能够实现复合给药功能,在生物医用材料领域已经显示出巨大的应用潜力。湿法纺丝作为一种成熟的化纤制备工艺,适合聚乳酸、聚乳酸-羟基乙酸共聚物、蚕丝蛋白等一些生物医用材料的纤维成型,将该技术应用于生物医用材料的制备已成为研究热点。对湿纺丝纤维作为新型载药系统的研究现状进行了介绍,并对湿法纺丝技术在生物医学材料领域中的研究和应用做了展望。

P84共聚聚酰亚胺湿法纺丝溶剂的选择

P84共聚聚酰亚胺能溶于常见的非质子溶剂进行湿法纺丝。良溶剂可以制得性能稳定的纺丝浆液,这对得到结构相对密实的聚酰亚胺纤维很重要。本文从聚合物和溶剂溶度参数的计算,P84共聚聚酰亚胺在不同溶剂中的特性黏度测试以及P84共聚聚酰亚胺/溶剂/水三元体系的相图三方面出发,比较分析了较适合P84共聚聚酰亚胺湿法纺丝的溶剂。结果表明,P84的溶度参数为10.35,与N-甲基吡咯烷酮(NMP)和N,N′-二甲基乙酰胺(DMAc)的溶度参数(分别为11.23和11.14)较接近;P84-NMP,P84-DMAc和P84-DMF的特性黏度分别是0.807,0.657和0.615;结合相图得到NMP、DMAc以及N,N′-二甲基甲酰胺(DMF)比较适合P84湿法纺丝,其中NMP最佳。

再生丝素纤维的湿法纺丝及其交联改性研究

以六氟异丙醇(HFIP)溶解再生丝素膜,通过湿法纺丝获得再生丝素纤维。再生丝素纤维经1-(3-二甲基氨基丙基)-3-乙基碳化二亚胺(EDC)和N-羟基丁二酰亚胺(NHS)作为交联剂进行后处理,利用扫描电镜(SEM)、红外光谱(FTIR)、X-射线衍射(XRD)、DSC热分析法、力学性能等表征方法研究和分析了牵伸和交联前后纤维聚集态结构和力学性能的变化。研究结果表明:再生丝素纤维经牵伸和EDC/NHS交联改性后,纤维直径变细为87μm,纤维内部结构以silk II结构为主;纤维的热稳定性提高,热分解峰峰值由281℃提高至288℃;纤维的断裂强度和断裂伸长率明显增大,分别达到1.41 cN/dtex和11.38%,表现出良好的柔韧性。

聚丙烯腈湿法纺丝中纤维结构的形成研究

借助于扫描电镜、透射电镜和小角 X 射线衍射方法,研究了聚丙烯腈湿法纺丝中形成的纤维的结构,结果发现:初生纤维是一种高度溶胀立体网络状的冻胶体,立体网络骨架由大分子链束集组成,大分子链间的缠结是骨架的物理交联点,原丝聚集态结构由里向外由3层组成:外表层是极薄的、密实的皮膜,从皮膜向里是柱状皮层,再向里是芯层。纤维沿径向分布的各层具有不同的取向度,随着凝固率和拉伸率的增加,结晶度增加。同时提高凝固液浓度,增加拉伸倍数,增大拉伸速度,可使晶粒增长。

湿法纺丝条件对临界凝固时间的影响

以聚丙烯腈-二甲基亚砜-水体系为研究对象,通过建立数学模型,对聚丙烯腈湿法纺丝凝固的初期阶段进行研究。借助MATLAB软件,采用有限元法对数学模型进行求解。利用数学模型考察纺丝条件对纺丝液临界凝固时间的影响。结果表明:(1)凝固浴浓度在一定程度上决定凝固进程;纺丝液临界凝固时间随凝固浴浓度升高而增加,且增加的趋势是越来越快,当浓度大于60%尤为明显;(2)纺丝液临界凝固时间随纺丝液中水含量的增加而减小,使纺丝液凝固时发生瞬时相分离的趋势增大;(3)随着喷丝孔直径的增加,纺丝液临界凝固时间会延长。

PAN湿法纺丝中凝固成纤过程的研究进展

综述了PAN湿法纺丝中的凝固成纤过程的研究进展,主要介绍了成纤过程中溶剂与沉淀剂的双扩散的理论研究情况,讨论了凝固浴条件包括凝固浴温度、浓度及纺丝原液的固含量对双扩散及纤维结构与性能的影响,对PAN原丝及其碳纤维的发展与应用作了简单介绍。

以NaSCN水溶液为溶剂的PAN干湿法纺丝工艺研究

分析了以硫氰酸钠 (NaSCN)水溶液为溶剂的聚丙烯腈 (PAN)干湿法纺丝的纤维成形工艺、多级拉伸工艺及其对纤维结构和性能的影响 。

PAN湿法纺丝凝固过程中相分离机理初探

利用Tompa拓展的Flory-Huggins溶液理论,对聚丙烯腈(PAN)湿法纺丝凝固过程中相分离机理进行了初步探讨。针对聚合物/溶剂/非溶剂体系,计算了溶剂-非溶剂、溶剂-聚合物以及非溶剂-聚合物的体系相互作用参数,得到了高浓度三元体系的双节线。结果表明,相对于二甲基甲酰胺(DMF)和二甲基乙酰胺(DMAc),以二甲基亚砜(DMSO)为溶剂的体系中双节线离聚合物-溶剂轴的距离最远,非溶剂与溶剂之间的双扩散缓和,是纺丝体系中溶剂的最佳选择。湿法纺丝的相分离存在瞬时双扩散和迟豫双扩散两种机理,瞬时双扩散机理引起纤维内部产生孔洞。

石墨烯纤维的湿法纺丝制备及性能研究

本文利用改进的Hummers法制备了氧化石墨烯悬浮液,探索了纺丝液浓度、凝固浴中溶质与溶剂种类以及配比等条件对纺丝的影响.采用湿法纺丝纺出长达40多厘米的氧化石墨烯纤维.采用氢碘酸对氧化石墨烯纤维进行化学还原,得到电导率达117.74 S/cm的石墨烯纤维,可作为导线运用.其机械性能也得以增强,能够打结,断裂强度达到0.82 c N/dtex,断裂伸长率为4.17%,弹性模量为30.75 c N/dtex,断裂强度约为棉纤维的三分之一,具有一定的实用性.

干湿法纺丝制备高性能间位芳纶及其结构与性能研究

以间苯二胺和间苯二甲酰氯为单体,通过低温溶液缩聚法制备纺丝原液,采用工程化干湿法纺丝工艺制备间位芳纶,研究了纤维的结构和性能,并与市场上同类产品进行对比。结果表明:干湿法纺丝所得间位芳纶表面光滑,晶粒尺寸较小,结晶度和取向度分别高达49.87%和0.567,断裂强度达5.17 cN/dtex,初始模量达106.03 cN/dtex,热收缩率为1.9%,与干法纺丝间位芳纶“Nomex”的结构与性能相当;与湿法纺丝间位芳纶“泰美达”相比,干湿法纺丝间位芳纶微观结构更完善,具有更高的结晶度和取向度,断裂强度和初始模量分别提高35%和27%,热收缩率大幅降低;采用干湿法纺丝工艺制备间位芳纶有望实现高品质间位芳纶的国产化替代。

基于湿法纺丝凉感纤维的制备及性能研究

研究新型凉感纤维的制备方法及性能分析。将食品添加剂木糖醇研碎加入到溶解粘胶纤维所得纺丝液中形成均质溶液,经过小批量湿法纺丝机纺出纤维并研究其性能。通过扫描电子显微镜和傅里叶红外分析光谱表征分析该纤维的表观形态和内部结构;通过红外温度测试仪测试纤维在皮肤热源状态下的温升情况。结果表明:通过扫描电镜图能看出添加的木糖醇能均匀分布在粘胶纤维上,证明木糖醇在粘胶纤维中的良好分散性。通过温度变化情况说明添加木糖醇的粘胶纤维对热量吸收快,散热慢。认为:纺出的纤维可应用于夏季凉感纤维制成服装领域的应用。