黏性颗粒在不同截面形状纤维表面沉积特性的数值模拟

为了探究黏性颗粒在不同截面形状纤维表面的沉积特性,选择截面为圆形、三角形和十字形的纤维作为研究对象,通过Digimat、Solidworks建模软件构建在空间中呈随机分布的刚性三维纤维体模型;利用计算流体力学和离散单元法耦合的方法,基于laminar流场特征,引入JKR(Johnson-kendall-roberts)接触模型,对黏性颗粒在不同纤维表面的沉积特性进行气-固两相耦合数值模拟。模拟结果表明:在黏性颗粒的运动过程中,过滤机理会随时间而变化。初期,捕集主要依赖纤维表面的吸附作用,而后期主要通过纤维本身和颗粒之间的黏附团聚运动共同实现,形成了“尘滤尘”现象。此外,颗粒间滚动摩擦系数对颗粒在纤维上沉积的影响很大。滚动摩擦系数越大,颗粒之间的接触力链结构越稳定,颗粒更难脱落。在3种截面形状的纤维中,十字形截面的捕集效率最高,三角形次之,圆形最低。该研究探究了黏性颗粒与纤维之间的相互作用,优化了纤维结构和布局,为提高空气过滤材料的过滤效率提供了设计思路和理论参考。

玄武岩纤维表面改性及其对砂浆性能的影响

为了提高玄武岩纤维与水泥基材料界面的结合力,采用不同质量分数硅烷偶联剂(KH550)溶液、纳米SiO_(2)和KH550复合液对玄武岩纤维进行表面改性,从改性玄武岩纤维的表面形貌、纤维接枝率、纤维耐腐蚀性能和掺改性纤维后水泥砂浆的力学性能等方面进行分析。结果表明:不论是采用KH550溶液、还是采用纳米SiO_(2)和KH550复合液对玄武岩纤维表面改性后,玄武岩纤维表面均会附着颗粒物,且随着KH550质量分数增加和纳米SiO_(2)掺量增加,附着的颗粒物、纤维的接枝率均逐渐增加,耐腐蚀性能逐渐提升;掺改性玄武岩纤维后水泥砂浆的抗压强度和抗折强度均有所提高,这是因为玄武岩纤维表面改性增大了玄武岩纤维与水泥基材料的机械咬合力和化学键合力。

原子力显微镜对回用纤维表面性质的研究

本文介绍了应用原子力显微镜研究纤维回用次数对回用纤维表面性质的影响。结果指出:回用次数明显地增加了纤维表面的亲水性。但是,保水值和纤维强度都下降了,这又说明了这是亲水性降低了,因此,两者有矛盾。但是,纤维回用不会影响单层水对纤维表面的结合,因此,保水值的下降是由毛孔水下降造成的,而不是纤维表面单层结合的水造成的。由此推论为:纤维回用造成了纤维的皱缩(俗称角质化),从而增加了纤维表面的密度,同时增加了AFM针尖和纤维之间的接触面积,因此,应用原子力显微镜进行纤维表面粘附力的测定是更好的纤维表面密度的测定方法,同时也解释了上述亲水性矛盾的来源。

臭氧处理对碳纤维表面及其复合材料性能的影响

利用X射线光电子能谱(XPS)研究了碳纤维经臭氧(O_3)氧化处理后表面元素组成及表面官能团的变化,结果发现,O_3表面处理主要增加了碳纤维表面上的羟基或醚基官能团;研究了表面O_3氧化处理对复合材料力学性能的影响,结果表明,碳纤维经O_3氧化处理后明显改善了碳纤维与环氧树脂间的界面粘结,其复合材料的层间剪切强度明显提高。

纤维表面处理对三维编织碳纤维增强尼龙性能的影响

分别考察了几种纤维表面处理方法对碳纤维表面和复合材料性能的影响。结果表明,纤维表面处理使碳纤维的表面更粗糙;经过处理后的碳纤维表面含氧量明显提高,改善了碳纤维与基体的浸润性;空气氧化处理方法的综合效果比较理想;γ射线辐照处理除冲击强度稍低于空气氧化处理外,其弯曲强度、弯曲弹性模量尤其是剪切强度均高于空气氧化法;空气氧化与偶联剂复合处理的复合材料剪切强度最高。

CLSM技术在纤维表面形态和纸张结构研究中的应用

采用共聚焦激光扫描显微镜(CLSM),可以在不损伤样品的前提下获得样品的三维图像,具有较高的横向(XY向)分辨率和信噪比。综述了CLSM的工作原理,重点讨论了其在纤维表面分析(纤维形态和表面的木素)、纤维形变性研究(柔韧性和压溃性能)以及纸张结构观察(表面结构和内部结构)中的应用。

聚硅氧烷的成膜性及其在纤维表面的排列

研究不同官能基聚硅氧烷的成膜性及其在纤维表面的定向排列方式。结果表明:氨基硅形成均匀、光滑的疏水膜,羧基硅形成有一定亲水性的非均匀膜,而聚醚/环氧硅油则形成极性亲水膜。

漆酶和漆酶／介体体系对AOCC浆的改性和纤维表面变化

利用NS51003漆酶对美国旧瓦愣纸箱(AOCC)浆进行生物酶改性,研究了漆酶用量对AOCC浆强度性能的影响。研究结果表明,在最佳酶促反应条件下,即:浆料浓度5％;pH 7;反应温度室温;反应时间1 h;通空气时,漆醇最佳用量为16 U／g。同时还发现,漆酶处理过程中加入介体(丁香酸甲酯MS)后,与单独用漆酶处理相比,AOCC 浆的湿抗张强度和湿环压强度均得到进一步的明显提高,这说明介体MS对促进漆酶处理AOCC浆有显著的效果。对漆酶处理和空白的浆样与手抄片进行扫描电镜分析的结果表明,经过漆酶处理后,纤维表面状况发生了明显的变化。

XPS、AFM和ToF-SIMS的工作原理及在植物纤维表面分析中的应用

介绍了先进的表面分析仪器化学分析电子能谱(XPS)、原子力显微镜(AFM)、含飞行时间分析器的二次离子质谱仪(ToF-SIMS)的工作原理,回顾了近年来它们在植物纤维表面分析中的成功应用,综合利用XPS、AFM及ToF-SIMS方法,可分析和解决制浆造纸过程中的现象和问题。

碳纤维表面处理对单向C/C复合材料强度的影响

通过对碳纤维表面进行适当的氧化处理 ,改善纤维 /基体之间的界面结合 ,能在复合材料中得到较好的纤维强度利用率 ,提高材料性能。本文在不同条件下对碳纤维进行液相氧化和空气氧化处理 ,并测定了所制备的单向 C/C复合材料的强度 ,研究了不同氧化工艺条件对复合材料拉伸强度的影响 ,对采用氧化后纤维制备材料断裂机制的改变进行了讨论 ;研究发现液相氧化处理对 C/C复合材料的性能影响较为显著。

回用纤维表面的物理和化学变化

研究了硫酸盐浆、酸性亚硫酸盐浆、氢氧化钠浆、碱性亚硫酸盐浆1次回用后纤维的形态、纤维表面的物理及化学变化。结果表明,纸张经1次回用后,回用浆中细小纤维的含量明显增加,纤维平均长度变化不大,纤维的柔软性降低,卷曲指数和扭结指数下降;电镜分析显示,回用纤维的表面和原纤维的表面特征相似,密实光滑,但与原纤维表面相比,回用纤维暴露出较多的S2层,即纤维表面部分复合胞间层在回用过程中脱落;实验的4种浆料经回用后,纤维表面的O/C原子比均下降,氢氧化钠浆的O/C原子比下降得最多达22%,而酸性亚硫酸盐浆O/C原子比只下降3.4%。

超低温处理改性对对位芳纶纤维表面摩擦性能的影响

探讨了超低温处理对位芳纶纤维改善纤维表面摩擦因数的可行性。结果表明:对位芳纶纤维经过液氮超低温处理,其特性黏度、分子量、聚合度、结晶度和断裂强度均随超低温处理时间的增加出现不同程度的下降,纤维表面摩擦因数(静态、动态)随超低温处理时间的增加出现不同程度的上升,纤维的分子结构保持不变,在1~2h之间时,纤维表面摩擦因数取得最值,断裂强度仅下降20%左右,验证了超低温处理可提高对位芳纶纤维表面摩擦因数。

防油剂在纤维表面的吸附动力学研究

采用光谱实时监测技术,利用紫外分光光度计观察防油剂在纤维表面的吸附过程,研究防油剂在纤维表面的吸附行为,并对其在不同时段的吸附曲线进行分析拟合。运用Langmu ir吸附方程模拟和推导防油剂的吸附动力学数学模型,得到防油剂在纤维表面的吸附动力学方程;通过分析拟合曲线,确定该模型方程的动力学参数。该模型可为化学品在造纸湿部过程控制中的应用提供指导。

造纸原理的现代解析(Ⅰ):纤维表面化学与纸页强度特性的关系

以纸浆纤维表面化学与纸页强度特性的关系为切入点,采用XPS、AFM和CLSM等现代分析方法,对马尾松、桉木等为原料的纸浆纤维表面化学进行解析,分析了制浆过程及打浆对纸浆纤维表面化学的影响,归结出O/C值和C1/C2值等纤维表面化学的特征参数,并以此关联纸页的强度性能.结果表明:O/C值和C1/C2值是重要的纤维表面化学参数,能分别表征纤维表面的疏水和亲水性能.研究结果可为深入探究纸页强度形成机理以及纸浆纤维改性和定向设计提供重要理论指导.

电化学氧化后粘胶基碳纤维表面官能团的红外光谱表征

粘胶基碳纤维经过电化学氧化后,沿径向切成极薄的片状试样,制成溴化钾压片,可以降低试样对红外光的散射作用。采用FTIR-ATR 分析氧化前后纤维表面官能团的变化情况时,尽可能使用大的入射角,可以降低试样对红外光的吸收作用。分析结果表明,粘胶基碳纤维经过电化学氧化后.纤维表面产生了羧基、酚羟某、西昆式结构等含氧官能团。

现代表面分析技术用于纤维表面研究的新进展

阐述了原子力显微镜(AFM)、化学力显微镜(CFM)、X射线光电子能谱(XPS)、飞行时间二次离子质谱(ToF-SIMS)几种先进表面分析技术的基本原理以及用于纸浆纤维表面研究的新进展。

不同电解质对阳极氧化后粘胶基碳纤维表面酸性官能团含量的影响

在不同电解质水溶液中,用阳极氧化法处理粘胶基碳纤维,并用电位滴定法测定氧化后碳纤维表面酸性官能团的含量,分析了测试中产生误差的主要原因。对于选择最佳处理工艺,深入了解电化学氧化机理和纤维与基体树脂的粘合机理有重要意义。

纤维表面处理对PBO/环氧界面性能的影响

为提高PBO纤维/环氧树脂的剪切强度,采用聚合物涂层法对PBO纤维进行表面改性。通过NOL环复合材料层间剪切强度测试,研究不同浓度的表面涂层处理液、不同浸渍工艺对复合材料层间剪切强度的影响。结果表明:PBO纤维表面经不同涂层处理液处理后,层间剪切强度均高于未经表面处理的;当PBO纤维经过以涂层A为一浴浸渍液、涂层B为二浴浸渍液的两次浸渍工艺处理后,层间剪切强度最高,比未经表面处理的提高了61%。

纤维表面木素含量对纸页强度的影响

本文用CTMP分别与漂白针叶木硫酸盐浆和漂白阔叶木硫酸盐浆配抄纸页,用原子力显微镜和X射线光电子能谱仪从微观角度研究了纤维表面木素含量对纸页强度的影响。研究表明化学浆纤维表面存在大量的微细纤维,而CTMP纤维表面覆盖有颗粒状木素、抽出物。纤维表面木素含量随打浆程度提高而降低,混合纤维表面木素含量与浆料的配比存在线性关系。受纤维表面木素浓度的影响,随CTMP配比增加,纸页的抗张指数和层间结合强度降低。

纤维表面涂层对SiC(f)/SiC复相陶瓷力学性能和界面结构的影响

报道了化学气相浸渍（ＣＶＩ）工艺制备的ＳｉＣ（ｆ）／ＳｉＣ复相陶瓷中纤维表面涂层对复合材料力学性能和显微结构的影响．ＳＥＭ观察表明：Ｃ或 ＢＮ表面涂层改变了ＳｉＣ（ｆ）／ＳｉＣ复相陶瓷中纤维与基体间的强界面结合，使断裂过程中的界面解离和纤维拔出大大增加，与此同时材料的断裂韧性和断裂功明显提高．说明Ｃ或ＢＮ纤维表面涂层能够大大地改善ＳｉＣ（ｆ）／ＳｉＣ复相陶瓷的脆性断裂行为模式．高分辨电镜的观察证实在ＣＶＩ过程初期，纤维表面首先发生石墨界面相的沉积．该界面相具有明显的层状晶格条纹，而纤维表面Ｃ涂层为无定型态．