高抗冲聚苯乙烯替代丙烯腈–丁二烯–苯乙烯的研究

采用不同含量的增韧剂对高抗冲聚苯乙烯(HIPS)材料进行改性,考察了改性后复合材料的性能变化及与丙烯腈–丁二烯–苯乙烯(ABS)材料的对比情况。研究表明:在一定的配方中,HIPS改性复合材料的流动性、韧性和耐候性均优于ABS材料的,对于部分领域的材料替代有较大实际意义。

氧化铋负载聚丙烯腈复合球体对溶液中碘的吸附性能研究

采用水热法和相转移法合成了易于实现固液分离的氧化铋负载聚丙烯腈复合球体,将其用于溶液中碘离子的吸附性能研究,详细探讨了氧化铋和聚丙烯腈的物质的量比、体系酸度、碘离子初始浓度等因素对碘离子吸附性能的影响。结果表明,当氧化铋和聚丙烯腈的物质的量比为2∶1时,合成的吸附剂吸附效果最佳,溶液pH为7.0时,吸附剂对碘离子的吸附在210 min可达吸附平衡,最大实验吸附容量为122.3 mg/g。Langmuir和准二级动力学模型可以较好地拟合该吸附过程,Langmuir拟合计算得到的理论吸附容量为135.7 mg/g,动力学拟合表明该吸附以化学过程为主,颗粒内扩散会对吸附速率产生较大影响。采用氯化钾溶液可以洗脱被吸附的碘离子,吸附洗脱实验结果表明氧化铋负载聚丙烯腈复合球体的重复使用性良好。

聚丙烯腈纤维调控水泥基充填材料凝结硬化与力学性能研究

利用聚丙烯腈(PAN)纤维调控水泥基充填材料,对水泥基充填材料的凝结硬化时间、抗压强度、黏结强度、抗弯强度和抗拉强度进行了分析,研究了不同纤维掺量(0.5%、1%、1.5%)和不同长径比(100、200、300)的聚丙烯腈纤维对水泥基充填材料力学性能的影响。结果表明:当PAN纤维掺量为1.5%时,较CM组(不掺PAN纤维)的初凝和终凝时间分别降低了11.1%和5.7%;PAN纤维水泥基充填材料的抗压强度随着PAN纤维含量增加而降低。与CM组相比,当PAN纤维体积含量为0.5%、1.0%和1.5%时,抗压强度分别下降了13.0%、3.7%和7.4%;纤维掺量为1%、长径比为200的水泥基充填材料的抗弯强度较CM组增加了78.6%,增幅最大。水泥基充填材料的黏结强度和抗弯强度先增加,然后随着PAN体积掺量和长径比增加而降低;随着PAN纤维掺入,水泥基充填材料的抗拉强度有所提高,与CM组相比,PAN纤维水泥基充填材料的抗拉强度提高了36.4%~418.2%。

聚丙烯腈对聚乙烯醇膜形貌和性能的改进

通过流延成膜的方法制备了聚乙烯醇/聚丙烯腈共混薄膜。通过扫描电镜分析了共混膜的形貌。通过差式扫描量热仪、热重分析、拉伸测试、表面接触角测试研究了共混膜的热力学性能、机械性能和化学性能。测试结果显示聚丙烯腈对聚乙烯醇膜的形貌和性能产生了显著的影响。

丙烯腈含量对氢化丁腈橡胶热学性能影响的分子动力学模拟研究

利用分子动力学方法构建氢化丁腈橡胶(HNBR)模型,研究丙烯腈(ACN)含量对HNBR热学性能的影响。结果表明:随着ACN质量分数的增大,HNBR分子链的取向性下降,HNBR的热导率减小,玻璃化温度升高,耐低温性能下降;分子的非键能和二面角扭转能对HNBR的玻璃化转变过程有重要影响。

钢-聚丙烯腈纤维掺量对自密实混凝土流动性与力学性能的影响

为分析混杂纤维对自密实混凝土(SCC)工作性能和力学性能的影响,对不同养护龄期(7和28 d)、不同钢纤维(SF)掺量(0%、0.4%、0.8%和1.2%,体积分数)和聚丙烯腈纤维(PAN)掺量(0%、0.04%、0.08%和0.12%,体积分数)的SCC进行坍落扩展度、J环坍落扩展度、V型漏斗通过时间、立方体抗压强度试验,并通过扫描电子显微镜(SEM)对SCC的微观形貌进行分析。结果表明:随着纤维掺量增加,SCC的流动性和间隙通过性降低,抗离析性提升;单掺SF对SCC 7 d抗压强度的提高作用较单掺PAN显著;复掺纤维较单掺纤维对早期SCC抗压强度的提高作用更明显,且复掺纤维还能有效提升SCC的韧性与延性。

包载型聚丙烯腈/SiO_(2)气凝胶复合纳米纤维制备及其隔热性能

针对传统气凝胶纤维后处理操作复杂、加工不稳定等问题,且为有效集成纳米气凝胶与纳米纤维功能和结构优势,本文围绕新型气凝胶复合纳米纤维成形与结构调控的关键难题,利用溶液喷射同轴纺丝技术将聚丙烯腈(PAN)与SiO_(2)气凝胶通过一步法制备PAN/SiO_(2)气凝胶复合纳米纤维,研究了复合纳米纤维中SiO_(2)气凝胶质量浓度对纤维形态结构、稳定性、孔径分布、隔热性能的影响。结果表明:所制备的PAN/SiO_(2)气凝胶复合纳米纤维形态结构上呈三维卷曲状,SiO_(2)气凝胶的引入使纤维表面形成多孔褶皱型结构,且纤维表面的微孔、介孔含量随SiO_(2)气凝胶质量浓度的增加逐渐增多;该气凝胶复合纳米纤维具有优异的隔热性能,当SiO_(2)气凝胶质量浓度为6 mg/mL时,PAN/SiO_(2)气凝胶复合纳米纤维在40℃的导热系数低至0.03738 W/(m·K),未来在服用保暖、工业隔热、军用热红外屏蔽等方面具有广阔的应用前景。

聚丙烯腈/二硫化钼复合薄膜的挠曲电效应分析及其应用

复合薄膜中挠曲电材料的质量分数对薄膜的挠曲电效应影响显著,为探究聚丙烯腈(PAN)/MoS_(2)复合薄膜中MoS_(2)质量分数对其挠曲电压及挠曲电系数的影响规律,采用静电纺丝方法制备PAN/MoS_(2)复合薄膜,借助扫描电子显微镜和X射线衍射仪对复合薄膜的结构、形貌、元素组成等进行表征,基于悬臂梁方法测试不同MoS_(2)质量分数对PAN/MoS_(2)复合薄膜挠曲电效应的影响,通过间歇式挠曲电效应测试检测复合薄膜的稳定性。结果表明:挠曲电压和挠曲电系数随着MoS_(2)质量分数的增大而提高,且在MoS_(2)质量分数为50%时挠曲电压和挠曲电系数达到最优,分别为0.8 V和1.96 nC/m;该薄膜的挠曲电效应稳定性优异,串联多个PAN/MoS_(2)复合薄膜可获得较高的挠曲电压,且电压衰减极弱,可广泛适用于微小型可穿戴电子设备。

聚丙烯腈复合纳米纤维膜的制备及其对金属离子的吸附性能

以羧基化聚丙烯腈(CPAN)为原料,通过复合改性和接枝改性的方式,制备β-环糊精(β-CD)/CPAN-g-聚乙烯亚胺(PEI)复合纳米纤维膜,为体系引入亲水的β-CD和吸附性能优异的PEI。通过红外光谱仪、X射线衍射仪、万能材料试验机、场发射扫描电镜等仪器对复合纳米纤维膜进行结构及性能表征,使用等离子体发射光谱仪、X射线光电子能谱仪探究复合纳米纤维膜对Cd^(2+)和Pb^(2+)的吸附性能及吸附机理。结果表明:改性得到的β-CD/CPAN-g-PEI复合纳米纤维膜具有优异的吸附性能,同时保留了纤维膜原有的力学性能,其对Cd^(2+)和Pb^(2+)的最大吸附量分别为176.67 mg/g和240.83 mg/g,吸附过程符合拟二级动力学模型和Langmuir等温吸附模型,且循环使用5次后仍保持80%以上的吸附性能。

微纳层叠带状聚丙烯腈初生纤维的制备及性能研究

以聚丙烯腈(PAN)和二甲基亚砜(DMSO)为原料,采用新型微纳层叠挤出技术制备了微纳层叠带状聚丙烯腈(PAN)基初生纤维,利用扫描电子显微镜、X射线衍射仪、电子万能试验机对初生纤维的性能进行了研究。分析了纤维凝固成形过程中空气层高度、凝固浴温度、凝固浴浓度对微纳层叠带状PAN初生纤维性能的影响。结果表明:层叠带状PAN初生纤维相比于传统圆形截面纤维,在纺丝过程中能保持良好的带状截面不变形;并且在空气层高度为30mm,凝固浴温度为45℃,凝固浴浓度为40%工艺条件下制备的层叠带状PAN初生纤维综合性能较好,获得了结晶度为31.3%,晶粒尺寸为4.53nm,拉伸强度为14.60MPa的层叠带状PAN初生纤维。

聚乙烯亚胺/聚丙烯腈复合纤维薄膜的制备及其功能化应用

针对金属-空气电池阴极易腐蚀的问题,将聚乙烯亚胺(PEI)和聚丙烯腈(PAN)共混,基于静电纺丝方法制备PEI/PAN复合纤维薄膜,抑制CO_(2)对空气阴极的侵蚀。借助计算机模拟方法计算PEI/PAN复合纤维薄膜的最佳成分配比,采用扫描电子显微镜、傅里叶变换红外吸收光谱仪、同步热分析仪等对PEI/PAN复合纤维薄膜的物理特性、CO_(2)吸附性能进行表征和分析。以铝-空气电池为例,通过电池测试系统分析了PEI/PAN复合纤维薄膜对电池电化学性能的影响情况。结果表明:基于静电纺丝技术可成功将PEI嵌入PAN纤维中,所制备的PEI/PAN复合纤维薄膜纤维直径均一且表面光滑;当PEI/PAN复合纤维薄膜中的PEI质量分数为50%时,在100 kPa条件下其CO_(2)吸附量可达1.86 mmol/g;在金属-空气电池阴极添加PEI/PAN复合纤维薄膜,相较于传统铝-空气电池,其比容量提升19.5%,放电时间延长20.4%。

聚丙烯腈纤维径向致密结构的光密度法研究

凝固过程聚丙烯腈(PAN)初生纤维在径向上各点的双扩散程度不同,可能会造成PAN纤维在径向上致密结构的差异。首先采用光密度法测定PAN初生纤维径向的致密结构及其差异性的可行性和影响因素,在此基础上采用光密度法研究了凝固浴温度对PAN初生纤维致密性结构差异的影响。结果表明:对于PAN初生纤维,采用纤维切片厚度为4μm、调整入射光强使背景灰度为140时进行PAN初生纤维光密度的测定;保持凝固浴浓度恒定不变,凝固浴温度从25℃升高到65℃会导致PAN初生纤维的灰度降低、光密度值增大、纤维径向皮部与芯部的光密度差值增大,这表明随着凝固浴温度的升高,纤维的致密性降低、径向致密结构差异增大。光密度法可以用来定量表征PAN纤维的径向结构及其差异。

纺织级聚丙烯腈纤维组成对预氧丝制备的影响

采用专用级和纺织级聚丙烯腈(PAN)原丝制得预氧丝,分析了不同来源PAN原丝的黏均相对分子质量及组成成分,探究了纺织级PAN原丝在预氧化过程中的放热及热解过程,并与专用级PAN原丝进行了对比。结果表明:相较于专用级PAN原丝,纺织级PAN原丝黏均相对分子质量较小,为(5~8)×10^(4),断裂强度略低,第二单体以醋酸乙烯酯(VAc)为主;以VAc为第二单体的纺织级PAN原丝的环化反应过程更加温和,且随着第二单体加入比例增大,所得预氧丝的环化程度下降;第二单体VAc摩尔分数为2.4%的纺织级PAN原丝制得的预氧丝的环化指数达到0.64,断裂强度为(2.67±0.22)cN/dtex,该PAN原丝无需进行交联等预处理即可制得低成本预氧丝。

丙烯腈-丁二烯橡胶中结合丙烯腈含量标准物质的定值与不确定度评定

标准物质的研制一般经过均匀性检验、稳定性检验、定值和不确定度评定等重要环节。而标准物质的定值关系到标准物质标准值是否准确可靠,标准物质的定值工作显得尤为重要。丙烯腈-丁二烯橡胶NBR 2880中结合丙烯腈含量标准物质的定值采用6家行业权威实验室联合定值,采用狄克逊(Dixon)法检验组间、组内是否存在可疑值;夏皮罗-威尔克Shapiro-Wilk法(W检验)检验定值数据是否正态分布;柯克伦(Cochran)法检验定值数据是否等精度。通过定值数据的统计分析,在p=0.95的置信概率时,定值数据均处于等精度、正态分布、无可疑值。经过定值和不确定度评定,丙烯腈-丁二烯橡胶NBR 2880结合丙烯腈含量标准物质的标准值为(31.5±0.4)%。

聚丙烯腈预氧纤维/硅橡胶烧蚀防热材料的制备及其性能

聚丙烯腈预氧纤维(PANOF)作为一种低成本、高性能阻燃纤维,在航空航天用热防护材料中极具应用前景。选用丙酮和硅烷偶联剂KH570依次对市售PANOF进行除油纯化和表面改性,得到了预处理PANOF(t-PANOF)。通过扫描电子显微镜(SEM)、傅里叶红外光谱(FT-IR)和X光电子能谱(XPS)对预处理前后的PANOF进行了表征,比较了纤维形态结构及其与硅橡胶(SR)界面性能的变化。研究了t-PANOF对SR力学性能和热性能的影响,并考察了在助成瓷剂(CFA)作用下,CFA/t-PANOF/SR三元复合材料的烧蚀响应行为。结果表明:经过预处理,纤维与橡胶的界面黏合水平得到了显著改善,t-PANOF/SR复合材料的拉伸断裂强度也随之提高。但是随t-PANOF含量的增加,复合材料的综合力学性能呈现出先上升后下降的趋势,纤维最佳用量为5~10份。t-PANOF增强骨架的构筑有助于改善SR在高温富氧环境下的维形能力以及CFA/t-PANOF/SR复合材料的烧蚀表现。在2 MW/m~2高温氧化气流下,CFA/t-PANOF/SR复合材料表面生成了以纤维骨架为主体结构的抗氧化陶瓷层,对应线烧蚀率和质量烧蚀率仅为0.02 mm/s和0.02 g/s,有望成为新一代空天飞行器的烧蚀防热材料。

新型吡唑丙烯腈酯类衍生物的合成及其杀螨活性

为了获得活性更好的吡唑丙烯腈类杀螨剂,采用1,3-二甲基-1H-吡唑-5-羧酸乙酯为原料,通过布兰克氯甲基化、脱卤、缩合和酯化4步反应合成了17个新型吡唑丙烯腈酯类衍生物,并采用浸虫法测定目标化合物对朱砂叶螨Tetranychus cinnabarinus的杀螨活性,计算死亡率和致死中浓度(LC_(50))。结果表明,目标化合物具有优良的杀螨活性,其中化合物5q和5k相比于商品化杀螨剂腈吡螨酯(LC_(50)=0.61 mg/L)具有更高的杀螨活性,其LC_(50)值分别为0.17和0.22 mg/L。

热处理对聚丙烯腈纳米纤维膜性能的影响

为改善聚丙烯腈(PAN)纳米纤维膜力学性能和热稳定性,获得低成本耐高温的纤维过滤材料,对PAN纳米纤维膜在180℃、200℃、220℃、240℃温度下进行热处理,分析不同处理温度对其形态结构、透气性、热重性能和过滤性能的影响。结果表明:随着处理温度升高,PAN纳米纤维膜的颜色逐渐加深,纤维直径逐渐减小;热处理使PAN发生脱氢、氰基环化和热裂解等反应,导致纤维膜厚度和透气性降低,拒水性随着处理温度的升高不断增强;热处理使得PAN纳米纤维膜中形成了耐热性能优异的梯形分子结构,提升了纤维膜热稳定性;随着处理温度的升高,PAN纳米纤维膜的断裂强度呈现先增加后减小的趋势。综合热处理温度对纤维膜各性能的影响,热处理温度选择200℃为宜。此时,所获得的PAN-200纳米纤维膜过滤效率为93.46%,过滤阻力为75.1 Pa,质量损失率为5%时所对应的温度为310℃,相比未处理的PAN纳米纤维膜热分解温度升高,PAN-200纳米纤维膜的纵向和横向断裂强力分别达到17.16 MPa和10.82 MPa,机械性能较好。

醋酸纤维素/聚丙烯腈纳米纤维薄膜的制备与性能表征

纳米纤维薄膜因其特殊的构成和易于调控的表面结构而成为疏水改性的研究热点。静电纺丝技术制备纳米纤维具有成本低廉、工艺简单的特点而被广泛应用。通过静电纺丝技术将适当比例的醋酸纤维素(CA)和聚丙烯腈(PAN)进行物理混纺,获得了一种结构和性能都优异的复合纳米纤维薄膜。结果表明:CA/PAN纳米纤维薄膜的最大水接触角为122°,最大吸油系数为8.93g/g,且具有超高的水粘附性。

阻燃聚丙烯腈复合纤维的制备及阻燃性能研究

采用二氯化磷酸苯酯(PDCP)和聚乙烯亚胺(PEI)合成了一种富含多氨基结构的P/N协效阻燃剂PEPP。通过溶液共混法将非水溶性PEPP与聚丙烯腈(PAN)纺丝液共混,以含FeCl_(3)溶液为凝固浴,经湿法纺丝技术得到阻燃PAN复合纤维(Fe/PEPP/PAN)。随后,通过X-射线光电子能谱仪(XPS)、热重分析仪(TG)和UL-94测试等对这两种阻燃材料的结构和阻燃性能进行了研究。结果表明,在UL-94测试中Fe/PEPP/PAN可达V-0等级,总释放热量(THR)和热释放速率(HRC)分别下降18%和45%。总之,基于阻燃剂PEPP和Fe^(3+)的协同阻燃作用,Fe/PEPP/PAN纤维具有良好的阻燃性能。

改性聚丙烯腈纳米纤维在废水中重金属的吸附研究进展

聚丙烯腈纳米纤维(PAN-nfs)具有大孔径、高孔隙率、大比表面积和较好的机械强度,已经用于溶液中含镉、铅、铬、汞、铀、银、铜等重金属离子的吸附。采用静电纺制备PAN-nfs,引入胺、羧基、亚胺等螯合基团对PAN-nfs进行改性,在保留纳米纤维原有的力学性能的同时又可提高PAN-nfs的吸附性能。文章综述了近5年PAN-nfs作为吸附剂对废水中重金属吸附作用的研究进展,提出了改性PAN-nfs领域研究的方向,对改性PAN-nfs吸附废水中重金属的研究具有参考价值。