木质素基多功能共晶凝胶的制备及传感应用

以碱木质素(AL)和纤维素纳米晶体(CNC)为原料,低共熔溶剂(DES)为溶剂,制备了多功能共晶凝胶(DES-AL-CNC)。利用FTIR、SEM、EDS对DES-AL-CNC共晶凝胶的结构、机械性能、自恢复性能、黏附性能、抗干燥性和导电性能、抗紫外和透光性能、应变传感性能进行了测试。结果表明,共晶凝胶的断裂应变达852%,拉伸强度达542 kPa,具有良好的黏附性能(对玻璃的黏附强度高达32 kPa)、抗紫外性能和抗干燥性能(65℃存放7d后失重率<10%)。此外,共晶凝胶表现出高应变灵敏度(GF=1.74)、快速响应时间(500 ms)和恢复时间(500 ms),其可组装成柔性应变传感器用于实时监测人体的各项生理活动,同时作为生物电极可连续稳定地传输心电和肌电信号,拓宽了柔性可穿戴电子设备的应用。

添加气相生长碳纤维对改善碳纸性能的研究

本研究创新性地提出将气相生长碳纤维(VGCF)添加到燃料电池用碳纸中,探究了不同分散方法对VGCF在碳纸原纸中分散效果的影响,以及添加VGCF对碳纸强度、透气性、导电性能、石墨化度的影响。结果表明,使用无水乙醇和分散剂有效分散的VGCF添加到碳纸中,可以一定程度地提高碳纸的强度和有效提高碳纸的导电性能,但会降低碳纸的透气性。当VGCF的添加量为4%时,与未添加VGCF碳纸的物理性能相比,其抗张强度增加了11.58%,水平向电阻率和透气量分别降低了30.31%和11.27%,石墨化度提高了20.39%。

工业大麻秆纳米纤维素的制备

为实现工业大麻秆的高附加值利用,本研究以工业大麻秆为原料,通过测定化学组分,表明其高纤维素含量(41.45%)的基本特性,证实其制备纳米纤维素的可能性。采用TEMPO-NaBr-NaClO催化氧化体系配合超声制备了氧化纳米纤维素(TCNF),并研究其在制备过程中各阶段的形貌、化学结构、结晶度及热稳定性。结果表明,以工业大麻秆为原料制备的TCNF,其直径均匀分布在3~6 nm,保留了纤维素典型的Ⅰ型结构,结晶度为50.8%,具有较好的热稳定性。

新一代芳纶纤维基电池隔膜研究进展及展望

新型高性能芳纶纤维基锂离子电池隔膜在耐高温、电解液润湿性、机械强度及电化学性能等方面具有一定的优势,得到了研究者的广泛关注。本文系统综述了芳纶纤维基锂离子电池隔膜制备方法,包括静电纺丝法、涂布法、相转化法及造纸法等,对比总结了几种方法的优劣势及最新研究进展,最后探究了芳纶纤维基锂离子电池隔膜研究领域存在的问题,并展望了未来的发展前景。

单壁碳纳米管/芳纶纸基复合材料的电磁性能研究

采用造纸湿法成形技术制备了一种单壁碳纳米管(SWCNT)/芳纶纤维(AFs)纸基复合材料(PBCs)。研究了SWCNT添加量对PBCs导电性能和介电性能的影响;基于PBCs复介电常数,仿真模拟了8-12GHz蜂窝结构的反射率,并与实测值进行对比。结果表明,SWCNT在极低载量下即可实现对PBCs电导率和复介电常数的宽范围调控,是一种有潜力的电磁波吸收材料。

松厚度对高效滤纸结构和性能影响的数值模拟研究

本研究利用数值模拟软件建立了不同松厚度的滤纸模型,探究了松厚度对高效滤纸结构和性能的影响,得到特定过滤等级滤纸的优化方案。结果表明,滤纸的平均孔径和品质因子随滤纸松厚度的增大而增大,过滤阻力和过滤效率随滤纸松厚度的增大而减小,在不同松厚度范围内变化的程度不同。当松厚度范围在1.25~5.00 cm^(3)/g时,其对过滤阻力和品质因子有显著影响;当松厚度范围在10.00~30.00 cm^(3)/g时,其对过滤阻力和品质因子影响较小。当松厚度从1.25 cm^(3)/g增大到30.00 cm^(3)/g时,5种滤纸模型的平均孔径增大约500%,过滤阻力减小了75%~80%,过滤效率下降了0.23%~1.06%,品质因子增加了113%~121%。随着配抄纤维直径的减小,松厚度对滤纸过滤阻力影响越明显,对过滤效率影响越小,对品质因子的影响先降低后增大。因此,可以通过增大滤纸松厚度来制备特定过滤等级下品质因子更高的滤纸,实现高效滤纸的性能优化。

细菌纤维素/科琴黑复合隔膜制备及对锂硫电池穿梭效应抑制的研究

将科琴黑(KB)涂布到绿色、环保、可降解的细菌纤维素(BC)膜上,得到了细菌纤维素/科琴黑复合(BCK)隔膜。结果表明,BCK隔膜集合了BC膜较小的孔径、层状结构与KB大比表面积、导电性优异的特点,不仅具有优异的热稳定性和良好的电解液润湿性,而且很好地抑制了锂硫电池的穿梭效应。BCK基电池在0.1 C电流密度下的初始比容量为1362 mA·h/g,远高于聚丙烯(PP)基电池958 mA·h/g的初始比容量,并且在经历100个循环后,BCK基电池的放电比容量依然高于PP基电池。

高强高模聚乙烯纤维纸基复合材料的制备及性能

以高强高模聚乙烯(UHMWPE)短纤维和针叶木浆为原料,通过湿法成型技术结合树脂浸渍热压方法制备了UHMWPE纤维纸基复合材料,研究了原纸制备工艺和浸渍热压工艺对UHMWPE纤维纸基复合材料性能的影响。结果表明,当UHMWPE纤维与针叶木浆质量比为7∶3、针叶木浆打浆度为58°SR、酚醛树脂水溶液质量分数为10%、上胶量为44%、热压工艺为15 min、10 MPa、130℃时,制得的UHMWPE纤维纸基复合材料性能较好。当原纸经过浸渍热压后,所制备的UHMWPE纤维纸基复合材料抗张指数为59.11 N·m/g,与原纸相比抗张指数提高了6.9倍,表面变得更光滑,同时具有较低的介电常数(约1.97)、介质损耗因数(0.45×10^(–2))和较好的热稳定性。

改性涤纶纤维的抄造性能研究

用碱处理方法对涤纶进行了亲水化改性。探讨了亲水化处理对纤维的亲水性、分散行为及与木浆纤维混抄时对抄造性能的影响。研究结果表明:碱处理后涤纶纤维的亲水性得到明显改善,纤维保水值增大;处理后的涤纶纤维与木浆纤维混抄时有较好的分散性能和抄造性能,纸页的匀度指数、抗张强度、撕裂指数、耐破指数都有较大程度提高。其较适宜的处理条件是:(1)温度95℃、NaOH浓度3％、处理时间1h,混合抄片匀度指数138,裂断长4270m,撕裂指数24.2mN·m2/g,耐破指数2.95 kPa·m2/g;(2)处理温度75℃,NaOH浓度3％,处理时间2h,混合抄片匀度指数89,裂断长4130m,撕裂指数23.0mN·m2/g,耐破指数3.01 kPa·m2/g。

超声波预处理对对位芳纶纤维结构的影响

采用粘度法、XRD、光学显微镜及SEM等测试手段对超声波预处理前后对位芳纶纤维的相对分子质量、聚集态结构、形态结构进行研究。探讨超声波功率和处理时间对芳纶纤维结构的影响。结果显示:超声波(600W)处理6min后,对位芳纶纤维的相对分子质量由2.70万变为2.62万,变化不大;结晶度和晶粒尺寸也变化不大;未处理对位芳纶纤维表面光滑,处理后表面有微细纤维;随着超声波功率增大和预处理时间增加,细纤维化程度提高。

蚕丝纸的抄制及其性质

采用湿法流程进行了蚕丝抄纸实验 ,对制浆、打浆工艺进行了初步研究。对蚕丝纸的性能进行了测试分析 ,并以壳聚糖为施胶材料 ,研究了蚕丝纸的再加工性能。结果表明 ,蚕丝具有较好的抄造适应性 ,成纸具有一定的机械强度 ,透气性、吸水性、渗透性、毛细吸液高度较高。蚕丝纸的打浆工艺应在保证切断的基础上 ,侧重于分丝作用 ,以充分发挥蚕丝原纤层次丰富的结构优势。蚕丝纸的吸附性较好 ,具有良好的再加工性。壳聚糖施胶后 ,蚕丝纸的透气性提高 ,机械强度、抗水性明显增强。

海泡石抄造耐高温薄页纸

用湿法抄造出海泡石纤维与其它纤维配比耐高温薄页纸,使特种材料造纸组中又添新族.该文描述了抄造前原材料净化和活化处理抄造中试验数据的提取及注意的问题,列出了不同纤维抄造的配比量和粘合剂的百分比.通过多种试验过程并综合评价分析纸页的经济性、阻燃性和强度等指标,认为海泡石纤维配抄玻璃纤维的量比为80∶20,加入粘合剂为2%.对试件纸进行热稳定试验,271～575℃时只是失去结合水,其内部结构无任何变化。

对位芳纶纤维结构形态及造纸性能

介绍了对位芳纶纤维的分子结构、纤维微观结构和形态 。

对位芳纶沉析纤维及其纸基材料性能的研究

采用扫描电子显微镜、比表面积仪、纤维形态分析仪、X射线衍射仪等对比分析了对位芳纶沉析纤维和对位芳纶浆粕纤维的微观形貌、形态参数、结晶结构以及成纸性能。实验表明,与对位芳纶浆粕纤维相比,对位芳纶沉析纤维呈非粒状且尺寸较小,外形上既像皱膜又像薄片,表面活性高,比表面积大,达到7.35 m2/g;纤维细碎化程度高,长度均一性好,柔软性好,强韧性高;结晶度为28.55%,具备细微丝晶结构,有利于成纸的匀度和强度;配抄成纸机械强度和电气性能均高于对位芳纶浆粕纤维配抄的纸。

高科技纤维及其在造纸中的应用

介绍几种采用高新技术研制生产的化学纤维的制造工艺、结构和性能及其在特种纸和功能纸生产中的应用前景。这些纤维有芳纶纤维、芳香族杂环类纤维、新溶剂纤维素纤维、水溶性维纶纤维及新型水溶性维纶纤维。

对位芳纶沉析纤维对芳纶纸基材料结构和性能的影响

对位芳纶沉析纤维是一种采用物理沉析法制备而得的新型芳纶纤维,为解析这种纤维的形态特征与其芳纶纸基材料(对位芳纶沉析纤维和对位芳纶短切纤维组成)结构和性能之间的相关性,采用扫描电子显微镜(SEM)、原子力显微镜(AFM)表征了该纤维的表观形貌;通过纤维质量分析仪(Morfi Compact)分析了该纤维的形态参数;利用压汞仪(MIP)测定了芳纶纸基材料的孔隙结构参数;并探讨了对位芳纶沉析纤维对芳纶纸基材料孔隙结构和物理性能的影响。结果表明,对位芳纶沉析纤维呈薄膜褶皱状、形态细小、表面粗糙、易于分散;纤维质均长度为0.479 mm,细小纤维含量为71.9%,尺寸均一性好、细碎化程度高,利于芳纶纸基材料的复合增强;对位芳纶沉析纤维能显著改善芳纶纸基材料的结构,直接影响其机械性能和绝缘性能,最佳含量应为70%左右。

碳纤维屏蔽纸屏蔽性能的研究

对碳纤维屏蔽纸的屏蔽机理及其在电磁波频率为100 kHz^1.5 GHz范围内的屏蔽性能进行了探讨。结果表明,屏蔽纸对不同频率段电磁波产生不同的屏蔽效能;随着纸张电导率、厚度的增加,屏蔽效能提高。屏蔽纸在600 MHz^1.2 GHz频段具有更高的屏蔽效能。通过改变碳纤维含量和纸张厚度可以制备具有不同屏蔽效能的屏蔽纸,应用于不同场合,防止电磁辐射危害与干扰、防止电磁信息泄漏。

PBO纤维化学法表面改性的研究

采用表面蚀刻结合润胀的化学方法对PBO纤维进行表面改性,利用扫描电镜和比表面积测定仪研究了该方法对PBO纤维表面形态的影响。研究结果表明,PBO纤维经质量分数1.0%的蚀刻液S处理3min能得到较好的蚀刻效果;蚀刻后的PBO纤维再经润胀剂K润胀、物理剪切后,纤维表面变得粗糙且形成分丝结构,纤维比表面积得到很大提高,从0.73 m2/g增大到10.88 m2/g。粗糙程度的增加和纤维之间接触界面的增大,增强了纸页中PBO纤维之间的物理交织。

玻璃纤维分散性能的研究

主要介绍了玻璃纤维的表面性能,比较经二氯甲烷、三氯甲烷、四氯乙烷、硅烷偶联剂醇溶液、苯酚-四氯乙烷等溶剂或溶液处理后玻璃纤维的分散效果。结果表明,苯酚-四氯乙烷溶液处理的玻璃纤维分散效果最好。经不同溶剂或溶液处理后,玻璃纤维表面较处理前未发生变化,只是破坏了纤维间分子作用力。

石膏微纤维用于纸张增强的初步研究

结合石膏微纤维的结构性能 ,对其在造纸中的应用进行了初步探讨 ,并得出了石膏微纤维应用于造纸时的最佳工艺条件。实验结果表明 ,在植物纤维中添加一定量的石膏微纤维 ,纸张的物理强度明显提高。