面向课程思政和工程教育认证的“非织造纤维基础”课程建设探索与实践

课程思政是实现立德树人的重要举措,而工程教育认证是提升工科专业人才培养质量,促进人才培养适应产业发展,提升国际竞争力的有效手段。本文以“非织造纤维基础”课程为例,结合课程思政和工程教育认证的要求,探索与实践其思政素养与工程能力的培养目标、教学方法等,以期为工科类专业基础课程建设提供参考。

树枝状磺化聚醚砜纤维基复合固态电解质的制备及其性能

为解决应用于全固态锂金属电池中固态有机电解质离子电导率较低和力学性能较弱的问题,采用静电纺丝技术制备了树枝状磺化聚醚砜(SPES)纳米纤维膜,将其与聚氧化乙烯(PEO)结合制备复合固态电解质,并应用于全固态锂金属电池中。探讨了纺丝工艺对纳米纤维形貌的影响,在最佳的静电纺丝工艺参数下,研究了SPES纳米纤维膜对复合固态电解质结晶度、离子电导率、力学性能以及电化学性能的影响。结果表明:在四丁基六氟磷酸铵质量分数为2%,静电纺丝电压为30 kV,接收距离为15 cm时,制备的树枝状SPES纳米纤维膜具有最好的形貌,将PEO浇筑在该纳米纤维膜上获得的复合固态电解质其离子电导率为8.13×10^(-5)S/cm(30℃),断裂强度为5.1 MPa,且可使对称电池在0.1 mA·h/cm^(2)下稳定循环198 h,使LiFePO_(4)/Li电池在循环400圈后仍保持着128.6 mA·h/g的放电比容量;SPES纳米纤维膜因破坏PEO的结晶区且能构成三维离子传输路径,不仅提高了复合固态电解质的离子电导率,还使复合固态电解质具有优异的力学强度,可满足高性能全固态锂金属电池的应用需求。

静电溶吹微纳无机纤维制备技术及其应用进展

静电纺丝技术存在生产效率低和对高黏纺丝溶液限制大等问题,阻碍了高性能无机纤维的大规模产业化进程,而静电溶吹技术基于静电力与气流力的耦合作用,可助力微纳纤维的高产高质。为推广静电溶吹纺丝技术并为微纳无机纤维生产提供理论和实践依据,综述了该技术的基础研究,包括原理和先进设备;具体分析了该技术生产无机纤维的影响因素,尤其明晰了产业化的可控工艺;总结了目前国内外静电溶吹技术制备无机纤维的应用进展,通过与其它纺丝技术的对比阐明了静电溶吹技术目前存在的优势和挑战,并指出协同提升纤维质量和产量、赋予纤维结构/功能多样化以及研发多孔轻质无机纤维和超细无机纱线是该技术未来的重要发展方向。

静电纺钛酸钡纳米纤维压电纳米发电机的研究进展

压电纳米发电机作为满足可穿戴电子设备绿色和可持续能源需求的关键技术,已经吸引了广泛的研究兴趣。专注于静电纺钛酸钡(BaTiO3)纳米纤维在这一领域的应用研究。首先介绍了静电纺BaTiO3纳米纤维的制备流程以及纤维的结构特征。接着,讨论了BaTiO3纳米纤维压电纳米发电机的应用研究,展示了这些材料在能量转换和收集方面的巨大潜力。特别地,还探讨了如何通过不同的技术手段,如纳米纤维的定向排列和导电材料的添加,来优化这些发电机的性能。这些研究不仅提供了有关BaTiO_(3)纳米纤维制备的深入见解,还阐明了其在未来可穿戴设备和能量收集应用中的重要作用,展现出在智能材料和可持续能源技术领域的广泛应用前景。

水驻极母粒对熔喷聚丙烯流变与结晶性能的影响

为探索水驻极熔喷生产工艺最佳配比和熔融温度,在熔喷聚丙烯原料(熔融指数为1200 g/10 min)中混入2%~6%(质量分数)的水驻极母粒,对其熔体流变和结晶性能进行了测试研究。实验结果表明:水驻极母粒改性聚丙烯共混体系非牛顿指数(n)小于1,为假塑性流体;温度和剪切速率对共混体系表观黏度的影响显著,随着温度和剪切速率增大,共混体系的黏度呈下降趋势,驻极母粒添加含量(质量分数)低于4%时,有助于降低共混体系的表观黏度;共混体系的黏流活化能(ΔEη)随剪切速率增加而减小;而共混体系的ΔEη较纯聚丙烯有所增加,表明加入母粒后共混体系黏度对温度的敏感度增大;DSC结果表明,水驻极母粒加入有助于提高熔喷聚丙烯的结晶速率和结晶度。

改性熔喷吸油材料研究进展

常规的熔喷吸油材料存在吸油倍率低、保油性能较差和强力低等缺点,限制了其作为吸油材料的应用与发展,而通过改性常规熔喷吸油材料来提升其性能的研究受到广泛关注。文中对改性熔喷吸油材料的研究进展进行了全面综述,重点介绍了共混改性、表面改性、复合改性3种改性方法对熔喷吸油材料性能的影响,以及以熔喷吸油材料为基体,通过以上改性方法改变其组分和结构,从而提高材料的吸油倍率、保油率和强力。最后,根据现有吸油材料的发展,对熔喷吸油材料所面临的困难提出了应对策略,展望了其未来的发展方向。

聚合物电解质在锌离子电池中的研究进展

锌离子电池(ZIBs)具有环境友好、高安全性和低成本等优势,然而,锌负极的枝晶生长和水系电解质的固有挑战(如水分解反应、水蒸发和电解质泄漏)使其在实际使用中循环稳定性较差。聚合物电解质拥有较低的水含量和较高的弹性模量,能够有效克服上述挑战。本文基于聚合物电解质的基本原理,综述了聚合物电解质在ZIBs中的研究进展,介绍了近年来用于改善固态聚合物电解质电化学性能及力学性能的各种策略,分析对比了不同策略的作用机理及应用进展。阐述了凝胶态聚合物电解质在ZIBs的应用及功能性凝胶电解质的研究现状,展示了其在柔性智能电子设备的应用前景。最后,本文就开发基于聚合物电解质的高性能ZIBs提出挑战,如离子导电性与机械强度不足、界面问题及功能单一等,并提出了克服这些挑战的展望,以期为ZIBs中聚合物电解质的研究提供参考和借鉴。

静电纺树枝状聚偏氟乙烯纳米纤维膜的制备

通过向聚偏氟乙烯(PVDF)纺丝液中添加有机支化盐四丁基六氟磷酸铵(TBAHP),采用一步静电纺丝法制备了PVDF树枝状纳米纤维膜。探讨了TBAHP添加量、静电纺丝工艺参数及溶剂体积比对纤维树枝状形貌的影响,同时研究了TBAHP添加量对纤维膜力学性能、孔径和孔隙率的影响。结果表明,TBAHP摩尔浓度为0.05 mol/L、N,N-二甲基甲酰胺(DMF)与丙酮(ACE)体积比为7:3、电压为27 kV、接收距离为12 cm时,制备的纳米纤维膜分支纤维较多,呈现形貌良好的树枝状结构,其断裂强度达4.93 MPa,远大于纯PVDF纳米纤维膜的1.82 MPa,孔径仅0.2μm,孔隙率达90%,在过滤、油水分离、电化学及膜蒸馏等领域具有很好的应用前景。

静电纺纳米级纤维复合膜及其过滤性能

采用1，2-二氯乙烷和三氟乙酸共混物为溶剂（质量比2：1），在室温下配制了质量分数为13％的聚己二酸己二醇酯纺丝液，通过静电纺制备了直径范围在80～500nm之间的聚己二酸己二醇酯纳米级纤维和驻极体熔喷非织造布与纳米级纤维复合膜，借助扫描电子显微镜观察了纳米级纤维表面形貌结构，此外还探讨了驻极体熔喷非织造布与纳米级纤维复合膜的过滤性能。结果表明，在气流速度为2．83L／min时，该复合膜对粒径为0．3脚粉尘的过滤效率高达99．9％。

静电纺丝多孔碳纳米纤维制备与应用研究进展

为更好地通过静电纺丝技术制备多孔碳纳米纤维,综述了近年来国内外静电纺丝技术实现工业化的可行性,静电纺丝制备多孔碳纳米纤维的方法、多孔结构类型以及多孔碳纳米纤维的应用等方面的最新进展。主要介绍了聚合物与聚合物共混以及聚合物与无机粒子共混静电纺丝多孔碳纳米纤维的2种方法的制备原理及所制得多孔碳纳米纤维的特点,并根据孔结构形状将多孔碳纳米纤维分为中空结构、介孔结构、多级孔结构和碳壳-蜂巢芯结构等类型。最后介绍了静电纺丝多孔碳纳米纤维在电化学、储氢、催化和吸附等领域的应用情况,并对未来多孔碳纳米纤维的发展前景进行了展望。

纳米电气石/聚丙烯驻极熔喷非织造布的研制

研制了一种纳米电气石改性驻极体熔喷聚丙烯非织造布母粒,并采用电晕放电法制备出纳米电气石/聚丙烯驻极熔喷非织造布。探讨了纳米电气石在聚丙烯树脂中的分散状况及改性母粒的流变性能,同时对非织造布力学性能、表面电荷密度和过滤性能进行了测试。结果表明:电气石能较好地分散在聚丙烯树脂中;加入特种电气石之后,纤网的机械性能有所下降;驻极体熔喷非织造布的驻极效果大大改善,其表面电荷密度、过滤性能均有明显提高。

间位芳纶纳米纤维的静电纺工艺

以间位型芳纶/N,N-二甲基乙酰胺(PMIA/DMAC)为纺丝液,采用静电纺丝技术成功制备出PMIA纳米纤维膜,采用单因素变量法探讨了电纺工艺对PMIA纳米纤维形态的影响,并通过SEM图像及直径分布获得了电纺PMIA的较佳工艺参数为:纺丝液质量分数14%,电压25 kV,进液速率0.2 mL/h,接收距离16 cm.采用红外、TG测试手段表征了PMIA纳米纤维膜的结构和热稳定性能.结果表明:PMIA纳米纤维膜的玻璃化转变和热分解温度分别为273℃和431℃,具有着良好的热稳定性能.

驻极体非织造布的研究进展

随着人们对环境质量的要求越来越高,驻极体非织造布过滤材料的研究倍受关注。简要介绍了驻极 体过滤材料的过滤及杀菌机理,重点阐述了驻极体的种类、驻极体过滤材料加工方法及其研究进展和 应用前景。

远红外聚丙烯熔喷超细纤维非织造布的研究

研制了一种含有纳米陶瓷粉的聚丙烯熔喷超细纤维非织造布,采用电子扫描显微镜分析了该熔喷非织造布的纤网形态结构,并对其透气性、透湿性以及远红外功能等进行了测试。结果表明:加入纳米陶瓷粉之后,熔喷非织造布纤网结构变得稀疏,其透气、透湿性能都有所提高;当纳米陶瓷粉含量为8%时,聚丙烯熔喷非织造布的远红外发射率达82%,是一种优良的保暖絮片。

提高水刺非织造布横向断裂强力的研究

水刺非织造布的横向断裂强力是水刺产品的一项重要的机械性能指标。阐述了水刺产品强力形成的机理 ,并分析了影响水刺产品横向断裂强力的各个因素。说明了采用交叉铺网、浸胶的方法可大大提高产品的横向断裂强力 ;选择适当的原料、水刺工艺参数可有效地改善产品的横向断裂强力。

静电纺氧化铝纳米纤维研究(英文)

采用溶胶-凝胶法,以聚乙烯醇、硝酸铝、水为原料配制出了硝酸铝/聚乙烯醇溶胶-凝胶纺丝液,并通过静电纺丝技术纺制了Al(NO3)3/PVA有机-无机杂化纤维,经高温锻烧后得到了平均直径约为50～250nm无机纳米氧化铝纤维。

N,N'-二(二乙氧基硫代磷酰基)-1,4-苯二胺的合成、晶体结构及热性能研究

通过二乙氧基硫代磷酰氯与对苯二胺反应生成了标题化合物N,N'-二(二乙氧基硫代磷酰基)-1,4-苯二胺,并应用元素分析,FTIR及1H NMR对标题化合物进行了表征.利用X射线单晶衍射测定了其晶体结构,同时应用TG分析法对其热性能进行了分析.标题化合物的相对分子质量Mr=412.42,为正交晶系,Pbca空间群,晶胞参数为a=0.86936(16)nm,b=1.2787(2)nm,c=1.8897(3)nm,β=90°,V=2.1006(7)nm3,Z=8,Dc=1.304g/cm3,μ(MoKα)=0.425mm-1,F(000)=872,S=1.052.最终偏离因子R=0.0628,wR=0.1860,可观测衍射点1852个[I>2σ(I)].该晶体通过对苯二胺连接并以中心对称分布,并形成层状结构,且存在弱的分子内氢键N—H…S.TG分析表明该化合物有很好的热稳定性及成炭性,通过其阻燃聚丙烯腈表明,该物质是一种高效能的膨胀型阻燃剂.

N,N-二(5，5．二甲基-2-磷杂-2-硫代-1，3-二噁烷-2-基)乙二胺在空气中的热分解动力学研究

以TG-DTG为手段,研究了N,N′-二(5,5-二甲基-2-磷杂-2-硫代-1,3-二噁烷-2-基)乙二胺(DPTDEDA)在空气中的热分解动力学,利用Friedman法、Flynn-Wall-Ozawa(FWO)法对DPTDEDA进行了动力学分析,求出了该物质两个主要的热分解阶段的热分解动力学参数,同时利用Coats-Redfern法、Achar法研究了该物质的热分解机理.结果表明,用Friedman法所求得的两个热分解阶段的表观活化能的平均值分别为128.03和92.59kJ·mol-1;而Flynn-Wall-Ozawa法所求得的两个热分解阶段的表观活化能的平均值分别为138.75和106.78kJ·mol-1.由Coats-Redfern法、Achar法得出DPTDEDA在空气中的热分解过程虽主要分为两段反应,但经过推理其反应机理函数却是相同的,为f(α)=3/2(1-α)4/3[(1-α)-1/3-1]-1.

静电纺树枝状聚乳酸纳米纤维膜的制备及其过滤性能

为开发可用于空气过滤的纳米纤维,利用静电纺丝技术一步法制备了树枝状聚乳酸(PLA)纳米纤维膜,探讨了溶剂种类、四丁基氯化铵(TBAC)添加量和纺丝电压对纤维膜形貌结构和性能的影响,同时研究了TBAC添加量和纤维膜厚度对纤维膜过滤效果的影响。结果表明:溶剂为二氯甲烷,PLA和TBAC质量比为8∶1,纺丝电压为30 kV时,制得的纤维膜树枝状结构最为明显,其断裂应力和品质因数分别为23 MPa和0.068,优于纯PLA纤维膜的5 MPa和0.059;随TBAC质量分数的增加,纤维膜的接触角由118°降低至54.5°;当具有明显树枝状结构的纤维膜厚度从10μm增加至40μm时,过滤效率和压降均增大,且当膜厚度为20μm时,过滤效率达到99.89%,阻力约为96.08 Pa,可满足高效空气过滤需求。

闪蒸纺纳微米纤维非织造技术的研究进展

为拓展纳微米纤维的制备方法,拓宽防护服面料的来源,对闪蒸法制备纳微米纤维非织造布及其用于防护服的研究进展进行综述。介绍了闪蒸纺丝所用原料的种类及目前存在的问题,对纺丝工艺、纺丝过程及产品进行阐述;总结了闪蒸纺丝技术国内外研究现状及趋势,分析了闪蒸非织造布的特点和应用;讨论了闪蒸非织造布防护服的分类以及目前使用中存在的问题;最后提出闪蒸纺丝技术是目前发展前景良好的纳微米纤维非织造布制备技术,闪蒸非织造布可作为一种理想的防护服面料,发展该技术对提高我国非织造行业技术水平,保护人民生命健康具有重要意义。