纯棉纺织品凉感功能的研究

研究纯棉纺织品凉感功能及其实现途径。梳理了纺织品接触瞬间凉感的原理和人体感知方式,提出了提高面料的导热系数、增加皮肤与面料的接触面积、借助相变材料及辐射冷却是实现纯棉纺织品凉感功能的主要方式。从纺织品结构设计、凉感功能整理技术、凉感染整加工技术、辐射冷却以及微纳米镶嵌纺技术4个方面探讨了纯棉凉感纺织品的产品设计和技术方案。认为:组合应用微纳米镶嵌纺技术与纺织结构设计、辐射冷却技术、各类凉感功能整理技术及微胶囊技术是纯棉凉感纺织品的开发方向。

基于专业课程内容纵深发展的纺织专业本科生培养模式的构建与实践

在新型纺织材料迅速发展的背景下,纺织品检测与商务培养方向的本科生教学方案急需进一步完善,根据纺织专业本科生教学改革的目标和工作计划,对原有课程内容进行整合,并增加了“微纳米纺织品与检测”、“纤维材料学”、“化学纤维成形工艺学”和“先端纤维科学(双语)”等专业选修课程。同时,建立功能纺织材料和生态纺织材料的制备和检测两大实践模块,确定了从纺织品检测与商务扩展到涉及纤维材料制备及其性能检测的纺织材料培养方向的建设目标,并在教学中进一步探索和完善纺织专业本科生培养模式。

高吸水材料及其在纺织领域的应用

为了进一步提升纯棉产品吸湿速干性能,满足市场对纯棉产品吸湿含水能力的高要求,介绍了高吸水聚合物的发展、分类及高吸水原理。从使用常规方式制备高吸水纤维与采用静电纺丝方式制备高吸水微纳米纤维两方面,探究了高吸水聚合物在纺织领域的应用,并结合微纳米镶嵌纺技术对高吸水、高含水具有润湿功能的纯棉纺织品开发进行了展望。认为:合理利用高吸水性材料,结合微纳米镶嵌纺技术,是开发纯棉类高吸水功能纺织品的重要研究方向。

聚多巴胺涂覆改性聚丙烯腈纳米纤维膜及其油水分离性能

以聚多巴胺(PDA)为涂层剂,静电纺聚丙烯腈(PAN)纳米纤维膜为基体,制备了PDA/PAN纳米纤维复合材料,测试多巴胺涂层处理对复合材料的表面形貌、力学性能、孔径分布、纯水通量与乳化油截留率等相关性能的影响。研究结果表明:涂层后的静电纺纳米纤维断裂强度明显增加;膜纯水通量明显增大,在涂层液质量浓度为1 mg/mL时静电纺纳米纤维膜纯水通量最高达到14 656L/(m^2·h),较未改性纳米纤维膜增加63%;在涂层液质量浓度为1.5mg/mL时纤维膜获得了最小孔径,其乳化油截留率也达到最佳值(96.1%),同时可以保证高水通量和高乳化油截留率。

静电纺改性聚丙烯腈纳米纤维染色性能

采用2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸(AMPS)作为腈纶染色带磺酸基团的乙烯基单体,通过自由基聚合法合成一种共聚改性聚丙烯腈(P(AN-co-AMPS)),并通过静电纺丝制成纳米纤维。将静电纺共聚改性聚丙烯腈纳米纤维与普通聚丙烯腈(PAN)纳米纤维和腈纶(acrylic)细旦纤维进行对比,研究纤维染色性能差异。通过傅里叶变换红外光谱(FTIR)、核磁共振氢谱(1 H-NMR)、X射线衍射(XRD)、差示扫描量热(DSC)和扫描电镜(SEM)等手段对纤维结构进行表征,并研究染色浓度、温度和缓染剂类型等因素对纤维染色性能的影响。结果表明:相比普通聚丙烯腈,P(AN-coAMPS)结晶度和玻璃化转变温度较低;在较低温度时P(AN-co-AMPS)纤维上染率高达80.2%,且染色后纤维表观形貌无明显变化,表观色深提高;不同缓染剂类型对纳米纤维缓染效果影响不同,采用β-环糊精则初染率(5min)降低了42.6%,上染率(2h)只降低3.1%;同等染色浓度下,纳米级纤维表观色深度较浅,但染色后耐皂洗色牢度都不低于4级。

溶液性质交互作用对静电纺纳米纤维形态的影响

研究静电纺丝的溶液性质,探讨溶液黏度、表面张力和电导率3种溶液性质间的交互作用及其对静电纺纳米纤维形貌及直径的影响。利用扫描电子显微镜(SEM)对制备的纳米纤维的表观形态和直径进行表征,采用SPSS分析软件对聚合物溶液多种性质的交互作用进行分析,并得出纳米纤维直径的预测公式。通过调整溶液性质,可实现对静电纺纤维形貌及直径的调控,这对于纳米纤维可纺性的研究以及结构调控具有重要意义。

高效低阻聚丙烯腈/石墨烯纳米纤维膜的制备及其抗菌性能

为了提高聚丙烯腈(PAN)基材料的过滤性能,采用静电纺丝的方法制备了含有不同质量分数石墨烯的PAN/石墨烯纳米纤维复合材料。并对复合材料的过滤效果及抗菌性能进行研究,探讨气流量及孔径分布对过滤效果的影响。研究结果表明:当氧化石墨烯(GO)的质量分数为0.3%时,纺制的纤维平均直径为103 nm,复合膜的过滤性能最好;纳米复合材料的过滤效率随气流量的增加而减小,孔径尺寸分布在1.3~1.7μm之间时最有利于过滤效率的提高;当GO和还原性氧化石墨烯(r GO)质量分数均为0.3%时,PAN/GO纳米复合材料比PAN/r GO纳米复合材料的过滤性能好,PAN/GO和PAN/r GO纳米复合材料对大肠杆菌的抑菌率分别为32.4%和40.5%,对金黄色葡萄球菌的抑菌率分别为45.8%和56.7%。

PAN/SWCNTs复合纳米纤维纱线的制备及其性能

采用改进的静电纺丝装置,分别制备了纯聚丙烯腈(PAN)纳米纤维纱线和不同单壁碳纳米管(SWCNTs)质量分数的PAN/SWCNTs复合纳米纤维纱线.利用扫描电子显微镜、透射电子显微镜、傅里叶红外-拉曼光谱仪和X射线多晶衍射仪分别对复合纳米纤维纱线进行了形貌和直径表征、分子结构分析、结晶结构分析,并测试了不同SWCNTs质量分数对复合纳米纤维纱线力学性能的影响.结果表明:不同SWCNTs质量分数的PAN/SWCNTs复合纳米纤维纱线均具有良好的形态且沿着纱线轴向有序排列;随着SWCNTs质量分数的增加,纱线和纤维的直径均呈现减小的趋势,并且纤维中的串珠增多;碳纳米管沿纤维轴向均匀分布;碳纳米管的加入没有产生新的特征峰,但PAN的峰值有所减弱或增强;碳纳米管的加入改变了PAN的结晶性能;当SWCNTs质量分数为5%时,复合纳米纤维纱线的拉伸强度达到最高值为24.25 MPa.

PAN/PANI复合纳米纤维纱线的制备及其性能

采用两步法制备聚丙烯腈(PAN)/聚苯胺(PANI)复合纳米纤维纱线,即先通过改良的静电纺丝装置制备PAN纳米纤维纱线,再通过气相原位聚合法制备PAN/PANI复合纳米纤维纱线。利用扫描电子显微镜(SEM)、傅里叶红外光谱仪(FTIR)、数字万用表等仪器对复合纳米纤维纱线进行测试表征,讨论了氧化剂浓度、聚合时间、盐酸浓度、聚合温度等因素对其表面形态、电学性能及力学性能的影响。结果表明,在氧化剂浓度为0.375 mol/L、聚合时间为5h、盐酸浓度为1mol/L、聚合温度为20℃的条件下,复合纳米纤维纱线具有优良的导电性能及力学性能,电导率最大可达(3.15±0.19)S/m,此时拉伸强度达到(30.30±5.66)MPa。

静电纺PAN纳米纤维膜强力对含油污水过滤性能的影响

采用静电纺丝法制备聚丙烯腈(PAN)纳米纤维膜,通过扫描电子显微镜(SEM)观察纳米纤维膜形貌与纤维直径,并分析了纳米纤维膜厚度、加入不同质量分数NaCl、接收滚筒转速、热轧和平板硫化热黏合对纳米纤维膜强力、伸长率和含油污水过滤性能的影响.结果表明:随着纺丝厚度的增加,纳米纤维膜强度呈线性增加趋势,伸长率呈先增加后减小趋势;加入NaCl对纳米纤维膜强力的影响不显著;接收滚筒转速越高,沿纤维排列方向的纳米纤维膜强力呈增加趋势,垂直纤维排列方向的则呈减少趋势,两个方向的纳米纤维膜伸长率均呈下降趋势;热轧和平板硫化热黏合是提高纳米纤维膜强力最有效的方式,热轧与平板硫化热黏合方式制备的复合纤维膜的断裂强力为50~60N,断裂伸长率为50%~75%,强力约是纳米纤维膜的60倍,强度是纯纳米纤维膜的10~20倍.此外,平板硫化热黏合的复合纤维膜乳化油截留率高达98.56%,高于聚偏氯乙烯(PVDF)商品超滤膜(97.00%),且纯水通量为4 004L/(m^2·h),因此,平板硫化热黏合复合纤维膜在水处理方面具有巨大的应用潜力.

静电纺PMMA/LiCl复合纳米纤维膜对盐性和油性气溶胶颗粒物的过滤性能

采用静电纺丝法制备不同共混比下具有超细纤维结构的聚甲基丙烯酸甲酯/氯化锂(PMMA/LiCl)复合纳米纤维膜,并对膜的表面形态、孔径和力学性能进行表征,对微细盐性、油性气溶胶颗粒物的过滤性能进行了测试。结果表明,当LiCl的质量分数为0.03%(PMMA/LiCl-0.03%)时,复合纤维膜纤维直径、孔径分布最均匀,力学性能最优,过滤性能最好。PMMA/LiCl-0.03%复合纳米纤维膜的过滤性能随风速的增加而减小,在85 L/min的风速下其对盐性气溶胶颗粒物容尘前、后的过滤效率均达到92%,对油性气溶胶颗粒物容尘前、后的过滤效率分别为80%和62%。由此说明,该复合膜对微细气溶胶颗粒具有较好的过滤性能,并且对盐性颗粒物的过滤效果优于油性颗粒物。

低阻化静电纺PAN/TiO_2梯度复合纳米纤维膜的制备

采用两步法制备低阻化静电纺聚丙烯腈/二氧化钛(PAN/TiO_2)梯度复合纳米纤维膜:先制备10%PAN-DMF (N,N-二甲基甲酰胺)-1.5%TiO_2(简称10%PAN/TiO_2)静电纺纳米纤维膜;再制备10%PAN/TiO_2纤维膜与14%PAN-DMF-1.5%TiO_2(简称14%PAN/TiO_2)的不同质量配比组合的梯度复合纳米纤维膜。利用扫描电子显微镜、比表面积分析仪、自动滤料测试仪等仪器进行纳米纤维膜的测试表征。研究结果表明,当10%PAN/TiO_2与14%PAN/TiO_2质量配比为1∶2时,梯度复合纳米纤维膜的过滤阻力降低为110Pa,过滤效率为95.68%,影响因子达到0.028 56Pa-1,且复合纳米纤维膜的断裂强度明显增加,最高达到(1.002±0.236)MPa。

聚己内酯取向纳米纤维纱线的制备及其织物的拉伸性能

以可生物降解的聚己内酯(PCL)为原料,以三氟乙醇(TFEA)为溶剂,采用改进的静电纺丝(静电纺纱)技术成功制备了PCL取向纳米纤维纱线.研究了不同静电纺纱工艺参数(溶液浓度、电压、纺丝距离)对PCL纳米纤维纱线的制备以及形态的影响.选定较优的纺纱工艺参数:溶液质量浓度为0.10g/mL,纺丝电压为9kV,纺丝距离为20cm,以该纺纱参数制得PCL纳米纤维纱线,其平均直径为180μm,内部纤维的平均直径为600nm,且纳米纤维沿着纱线轴向高度取向排列.将PCL纳米纤维纱线应用于传统纺织技术,以PCL取向纳米纤维纱线为纬纱,以聚乳酸(PLA)微米长丝为经纱,制备平纹织物小样.将该平纹织物和PCL纳米纤维膜的拉伸性能和孔径分布进行对比分析,结果表明:平纹织物纳米纤维纱线方向的拉伸性能明显高于PCL纳米纤维膜的拉伸性能;另外,与PCL纳米纤维膜相对比,PCL纳米纤维纱线的平纹织物具有大孔径结构,更有利于细胞生长,进一步表明其在组织工程领域具有广阔的应用前景.

包覆型MCA/PA 6复合材料的制备及其阻燃性研究

以水为反应介质、无水乙醇为溶剂,将正硅酸四乙酯(TEOS)制备成二氧化硅(SiO_2)溶胶,利用溶胶的网络结构对三聚氰胺氰尿酸盐(MCA)进行表面包覆,制备出包覆型MCA阻燃剂;通过熔融共混方式,将包覆前后MCA与聚己内酰胺(PA 6)切片混合制备成不同阻燃剂含量的阻燃PA 6复合材料;采用红外光谱仪X射线光电子能谱仪、差示扫描量热仪、热重分析仪、垂直燃烧法和极限氧指数法等研究了阻燃PA 6复合材料的结构、热性能及阻燃性能。结果表明:SiO_2溶胶成功接枝在MCA表面,且主要分子结构没有发生改变;随着阻燃剂含量的增加,PA 6复合材料的熔点均有降低,但下降幅度较小;包覆型MCA在材料燃烧过程中能够有效参与成炭,在材料表面形成致密的保护层,增强PA 6复合材料的凝聚相阻燃效果,提高其阻燃性能;随着阻燃剂含量增加,PA 6复合材料的阻燃性逐步提高,添加包覆型MCA质量分数为8%时,PA 6复合材料阻燃性可达到UL-94 V-0等级,极限氧指数为28%。

无针式碟形静电纺丝喷头不同圆周倾角的模拟与试验

设计一种新型无针式碟形静电纺丝喷头用以制备亚微米纤维。建立不同圆周倾角的碟形喷头几何模型,利用ANSYS Maxwell 3D电磁学分析软件模拟无针式碟形喷头的电压及电场强度分布,探究无针式碟形喷头不同圆周倾角对亚微米纤维直径及产量的影响。结果表明:碟形喷头边缘处的电场强度最大,在施加电压一致时,圆周倾角越大则碟形喷头边缘的电场强度越大;纺丝液与水平面夹角随着圆周倾角的增大而增大;利用不同质量分数的聚丙烯腈(PAN)溶液进行纺丝,随着PAN质量分数的增加,亚微米纤维直径增加;随着碟形喷头圆周倾角的增加,亚微米纤维直径减小,产量增加。

变色响应聚丙烯腈纳米纤维膜的制备及其过滤性能

采用静电纺丝制备刚果红-聚丙烯腈变色响应纳米纤维膜.通过电导率、变色响应、微观结构形貌、过滤及孔径等测试,分析不同质量分数的刚果红对纺丝性能、膜过滤性能的影响,并利用目视比色法,检测纳米纤维膜对HCl气体的变色响应情况.结果表明:纳米纤维膜的过滤性能不受刚果红质量分数的影响;当刚果红质量分数为0.5%时,聚丙烯腈纤维膜暴露在HCl气体中,5s内可明显由粉色变为蓝紫色;当纺丝时间为16 min时,纤维膜滤效为98.48%,滤阻为248.92Pa.

空气过滤用复合纳米纤维膜的制备及其性能

利用两种质量分数的聚丙烯腈(PAN)溶液,在相同纺丝时间下制备不同粗细纤维的复合纳米纤维膜。设计了不同PAN质量分数溶液的复合纺丝时间比,以实现对复合纳米纤维膜结构的精细调控。结果表明:当复合纺丝总时间为120 s时,PAN溶液最佳的质量分数组合为8%和12%,最佳的复合纺丝时间比为2∶1,相比PAN质量分数为12%时制备的纳米纤维膜,在保证滤效的前提下,该三维复合纳米纤维膜使滤阻下降了32.4%,品质因子(Q F)提高了20.7%,适当延长纺丝时间,复合纳米纤维膜的滤效高达99.71%,滤阻为133.28 Pa。这种PAN质量分数的差异使得复合纳米纤维膜的表面形貌发生变化,粗、细两种纤维有效搭建了纳米纤维膜的三维立体结构,在实现高效低阻的过滤目标上具有一定优势。

石墨烯/PAN纳米复合膜的制备及其力学性能

以改进的Hummer法制备了氧化石墨烯(GO),并以抗坏血酸(L-AA)为还原剂制备了还原性氧化石墨烯(rGO).以石墨烯为添加物,采用静电纺丝的方法制备了石墨烯/聚丙烯腈(GO/PAN)纳米纤维复合膜.使用场发射扫描电镜、X射线衍射、红外光谱以及热重分析对石墨烯进行了研究,测试了石墨烯对纳米复合纤维材料力学性能的影响.结果表明:当添加的GO质量分数为0.3%时,纺制的纤维平均直径为103nm,复合膜的力学性能有所提高,比纯PAN膜的拉伸强度提高了42.4%,断裂伸长率增加了32.5%;当GO质量分数超过0.3%时,复合膜的力学性能变差;当GO和rGO质量分数均为0.3%时,GO/PAN复合膜的力学性能优于rGO/PAN复合膜.

静电纺PAN亚微米纤维/棉纤维复合纱线及其织物导湿性能

利用自主改进的静电纺丝装置制备聚丙烯腈(PAN)亚微米纤维/棉纤维复合纱线,并用其制备织物样品。对复合纱线的芯吸性能进行测试,研究PAN亚微米纤维/棉纤维复合纱线结构对纱线导湿性能的影响。对织物样品进行芯吸效应、透湿量、水蒸发速率以及液态水分管理性能测试,研究PAN亚微米纤维/棉纤维复合纱线对织物导湿性能的影响。试验结果表明:PAN亚微米纤维/棉纤维复合纱线对纱线的芯吸性能具有突破性的提升;相比棉纱织物,复合纱线/棉纱织物的芯吸高度、水蒸发速率均提高一倍左右,液态水单向传递指数提高4个等级,但透湿量提升较小。

多肽改性二醋酸纤维素纳米纤维的制备及抗菌性能

通过固相合成技术合成抗菌多肽(peptide),将其接枝到二醋酸纤维素(CDA)上,成功制备了改性二醋酸纤维素(CDA-g-peptide)。通过静电纺丝技术,制备出二醋酸纤维素纳米纤维和改性二醋酸纤维素纳米纤维。扫描电子显微镜图显示,CDA和CDA-g-peptide在外观形貌上存在一定差异。强力拉伸曲线表明,CDA纳米纤维膜的断裂强力大于CDA-g-peptide纳米纤维膜的断裂强力,但二者的断裂伸长率相近。以大肠杆菌和金黄色葡萄球菌为代表,研究CDA-g-peptide纳米纤维的抗菌性能及其抗菌稳定性,试验结果表明,CDA-g-peptide纳米纤维对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌的抑菌率分别为98.4%和98.7%,且经振荡处理不同时间后,抑菌率没有显著下降。由此表明,CDA-g-peptide纳米纤维具有稳定优异的抗菌性能,在服用纺织品和医用纺织品领域具有潜在的应用前景及优势。