静电纺聚酰胺6/聚苯乙烯复合纳米纤维膜制备及其空气过滤性能

针对空气过滤纤维材料的过滤效率、阻力和使用寿命难以平衡的问题,采用多喷头静电纺丝技术,制备了不同直径、形貌纤维及不同纤维沉积顺序的聚酰胺6/聚苯乙烯(PA6/PS)复合纳米纤维膜,测试了复合膜的平均孔径及孔隙率,建立了纤维结构与过滤效率及阻力的构效关系;结合扫描电镜表征探讨了不同形貌、直径纤维的叠加次序对过滤寿命及细颗粒物沉积行为的影响,系统研究了过滤风速、细颗粒物尺寸对过滤性能的影响。结果表明:在5.33 cm/s的风速下,以多喷头静电纺丝方式制备的PA6/PS复合膜具有更好的抵抗风速变化的能力,在长期使用中阻力增加较缓慢,其具有93.13%的过滤效率,30.67 Pa的过滤阻力和0.0889 Pa-1的品质因子,综合过滤性能优于同等条件下H10等级(过滤效率>90%)的商业玻璃纤维过滤膜。

连续碳纤维增强聚酰胺6复合材料拉板的制备与性能研究

采用连续碳纤维增强聚酰胺6预浸料通过缠绕-模压成型工艺制备复合材料拉板。采用自制的拉伸工装对复合材料拉板的拉伸性能进行评测,研究其破坏形式及失效机制。研究发现,增加模压成型压力可以减少复合材料中的孔隙,使孔隙缩小,减少内部缺陷,使结构更致密,提高拉板的拉伸强度。未加套环拉板拉伸破坏位置在其端部,外层纤维被拉塌劈裂,只有内层纤维一直起作用直至被拉断,拉伸强度较低。加套环拉板拉伸破坏位置是在侧面靠近轴套位置,纤维是拉断破坏,断裂截面比较平齐;整个拉伸过程中,套环的横向约束使所有纤维都能够很好地发挥抗拉作用,使其具有较高的拉伸强度。

锦纶6/涤纶皮芯复合纤维定性鉴别方法研究

锦纶6/涤纶皮芯复合纤维是一种新型纤维,在现有的纤维定性鉴别体系中暂无有效的鉴别方法。本文采用熔点法快速剥离皮层纤维,同时结合传统显微镜法和溶解法建立了一种操作简便、高效的锦纶6/涤纶皮芯复合纤维定性鉴别方法。该鉴别方法操作简单、成本低、不需使用大型设备,可有效鉴别锦纶6/涤纶皮芯复合纤维并可应用于类似复合纤维的鉴别中。

连续碳纤维/聚酰胺6混编织物复合材料的成型及性能研究

为了改善碳纤维/聚酰胺6织物复合材料界面的结合状态,提高复合材料的力学性能,通过混编的方式制备了碳纤维/聚酰胺6预制体,混编织造前碳纤维经500℃-2 min高温处理后浸泡在1wt%浓度的PA 845H-TDS-CN上浆液中20 s,最后将预制体通过热压成型,制备碳纤维织物/聚酰胺6复合材料。采用TGA、DSC、SEM、万能拉伸试验机分析碳纤维/聚酰胺6复合材料的热性能、晶型变化、微观形貌及力学性能。结果表明,聚酰胺6树脂主要以α晶型存在,结晶较为完善。纤维拔出后,单根碳纤维表面附着部分尼龙基体,碳纤维与尼龙基体形成了良好的界面层。优化后的层合板工艺为:铺层数10层,热压温度240℃,热压压力3 MPa,热压时间15 min。此工艺下,复合材料平均拉伸强度达到了825 MPa,弯曲强度平均值达到了520 MPa。

高密度聚乙烯/聚酰胺6复合纤维的制备及性能

以高密度聚乙烯(HDPE)为皮,以聚酰胺6(PA 6)为芯,采用皮芯复合纺丝方法制备了HDPE/PA 6复合纤维及复合色丝;对HDPE/PA 6复合纤维制备过程中的组分配比、纺丝与拉伸工艺进行了探讨,对复合纤维的截面形貌、力学性能及其织物的凉感性能进行了表征。结果表明:实验范围内,HDPE与PA 6切片的质量比为4060时,可纺性良好,HDPE/PA 6复合纤维的初生纤维横截面皮芯结构清晰;当PA 6组分的螺杆挤出温度为260℃时,可纺性较好,在HDPE组分中添加质量分数1%~2%的专用改性母粒,可获得更好的纺丝效果;拉伸倍数为2.6~2.8时,制备的HDPE/PA 6复合纤维断裂强度达3.57~3.82 cN/dtex,且复合纤维面料的接触凉感系数达0.23 J/(cm^2·s),具有良好的接触瞬间凉感性能;制备的棕色HDPE/PA 6复合色丝的表观染色深度达5.437,复合色丝具有较好的染色性能。

聚酰胺6/氧化石墨烯改性碳纤维复合材料机械性能与导热性能研究

采用氧化石墨烯对碳纤维进行了改性(GO-KCF),用双螺杆挤出机制备了聚酰胺6/氧化石墨烯改性碳纤维(PA6/GO-KCF)、聚酰胺6/纯碳纤维(PA6/CF)、聚酰胺6/石墨三种复合材料,对改性碳纤维的组成、热稳定性以及复合材料的断面形貌、弯曲性能和导热性能进行了分析。红外光谱分析结果证实了—OH、—NH—、—CN—、O—Si—O等结构在GO-KCF中的存在,表明氧化石墨烯成功接枝到碳纤维表面;热重分析结果表明经过氧化石墨烯改性后的碳纤维热稳定较好,质量损失率仅有3.5%左右;复合材料的断面SEM结果显示,GO-KCF有效改善了与PA6树脂基体的界面相容性,经过改性后的碳纤维能在树脂基体中构成三维立体网状结构,能够起到传递外力载荷的作用;改性材料添加量都为11wt%时,PA6/GO-KCF复合材料的弯曲强度达到了180 MPa,分别比PA6/CF和PA6/石墨复合材料高出38.5%和24.1%;导热性能测试结果表明,PA6/GO-KCF复合材料的导热性能优于PA6/CF和PA6/石墨复合材料;在9wt%添加量情况下,PA6/GO-KCF复合材料的导热系数达到了2.42 W/m·K,分别是PA6/石墨和PA6/CF的2.7倍和3.9倍。

原位聚合法聚酰胺6/炭黑复合纤维的制备及其性能

为开发高黑度的原液着色聚酰胺6(PA6)纤维,将经原位聚合法制备的炭黑质量分数为1.0%~3.0%的系列PA6/炭黑(PA6/CB)复合材料进行熔融纺丝制备PA6/CB复合纤维,并对复合材料的形貌结构、热性能、晶型结构以及纤维的力学性能、取向度、色度值和色牢度进行表征。结果表明:经原位聚合法引入的炭黑在原液着色PA6/CB复合材料和纤维中分散均匀;炭黑在基材中起异相成核作用,添加炭黑的PA6/CB复合材料的结晶度和结晶温度均得到提高;炭黑可提升复合材料的热稳定性,并可促进PA6形成热力学性能更稳定的α晶型;随着炭黑质量分数的提高,PA6/CB复合纤维的断裂强度先提高后逐渐下降,当炭黑质量分数为1.0%时达到最大,为4.07 cN/dtex;PA6/CB复合纤维的取向度均高于纯PA6纤维;炭黑质量分数越高,PA6/CB复合纤维的颜色越黑,但其质量分数超过2%后纤维的黑度提升不明显。

皮芯型复合储能调温聚酰胺6纤维的制备与表征

为获得高热稳定性的相变材料,首先以聚乙二醇为相变介质、多孔硅酸盐为载体,经纳米杂化制备了形态稳定的相变材料(PCMg)。然后以聚酰胺6(PA6)为皮层,PCMg/PA6共混材料为芯层,按照皮芯质量比为3∶7通过熔融纺丝制备了皮芯型复合储能调温聚酰胺6纤维。借助差示扫描量热仪、热重分析仪、K型热电偶测温仪、场发射扫描电子显微镜、复丝强力仪等对纤维的结构和性能进行表征。结果表明:制备的储能调温纤维的断裂强度达到2.52 cN/dtex,断裂伸长率为30.5%,该纤维可在-10.71~22.87℃和38.96~58.33℃范围内实现智能调温;PCMg的质量分数为10%时,储能调温纤维的相变焓约为9.02 J/g。

硫酸钙晶须改性聚乙烯/聚酰胺6复合材料的热性能与力学性能研究

采用甲基丙烯酸缩水甘油酯(GMA)对硫酸钙晶须(CSW)进行化学改性制备GMA接枝的CSW(G-CSW),通过红外光谱分析仪(FTIR)和热失重分析仪(TG)对G-CSW的化学结构和GMA负载量进行表征;将改性前后的硫酸钙晶须和高密度聚乙烯(PE-HD)和聚酰胺6(PA6)熔融共混以制备PE-HD/PA6/CSW复合材料,通过扫描电子显微镜(SEM)、差示扫描量热仪(DSC)、TG和万能试验机对复合材料进行分析。结果显示,具有桥接结构的PE-HD/PA6/G-CSW复合材料有更好的结晶性能、热稳定性和力学性能;由于CSW的长度大于PA6的直径,CSW在复合材料中穿过PA6相并插入PE-HD相中,形成桥接结构;G-CSW在复合材料结晶过程中有异相成核作用,有助于PA6的结晶过程,提高结晶度。

聚酰胺6/低密度聚乙烯海岛型纤维萃取分离的研究

利用低密度聚乙烯(LDPE)溶于热甲苯的原理,用甲苯对聚酰胺6/低密度聚乙烯(PA6/LDPE)海岛型纤维中的LDPE进行萃取,得到聚酰胺6超细纤维。用DSC、SEM研究了海岛纤维在萃取过程中的变化及影响因素。结果表明:萃取过程是甲苯向海岛纤维渗透、溶解LDPE以及LDPE向甲苯中扩散的动态平衡。萃取温度与时间是其主要影响因素,在85～90℃下萃取60～70 min,可充分萃取LDPE。由于不同时间段甲苯对LDPE的萃取速率不同,因此可采用甲苯对流、多段连续的萃取方式进行萃取。

聚乙烯/聚丙烯和聚乙烯/聚酰胺复合纤维定性鉴别方法研究

采用燃烧法、溶解法、显微镜法、差示扫描量热法(DSC法)以及红外光谱法(FTIR法)对聚乙烯/聚丙烯(PE/PP)复合纤维和聚乙烯/聚酰胺6(PE/PA 6)复合纤维进行了定性鉴别。结果表明:燃烧法中,PE/PA 6复合纤维在燃烧过程中有氨基味,且残留物呈硬淡棕色透明圆珠状,而PE/PP复合纤维燃烧过程中有石蜡味,残留物呈灰白色蜡片状;溶解法较难区分出PE/PP复合纤维和PE/PA 6复合纤维;显微镜法中,两种复合纤维的横截面薄片上,滴加碘-碘化钾溶液,PE/PA 6复合纤维的芯层变深褐色,PE/PP复合纤维的芯层不显色;DSC法和FTIR法中,可根据DSC曲线中的的熔融温度PE(约132℃)、PP(约162℃)、PA 6(约216℃)和FTIR中PE,PP,PA 6的红外特征峰来鉴别PE/PP复合纤维和PE/PA 6复合纤维。

碳纤维增强聚酰胺6复合材料的结晶行为研究

通过偏光显微镜和差示扫描量热仪(DSC)研究了碳纤维(CF)和滑石粉对聚酰胺6(PA6)结晶行为的影响。结果表明,CF 的加入在 PA6和 CF 的界面诱发横品,CF 和滑石粉在 PA6基体中起到了异相成核作用,改变 PA6的成核机理和晶体生长方式,提高了起始结晶温度和结晶速率。结晶速率随着等温结晶温度的升高而下降。当冷却速率增大时,起始结晶温度下降,结晶度增大。

共聚酰胺水性上浆剂改善CF/PA6复合材料的界面性能

为改善碳纤维增强聚酰胺6(CF/PA6)复合材料的界面性能,采用共聚酰胺水性上浆剂作为表面改性剂,通过真空模压成型工艺制备出CF/PA6复合材料。采用扫描电镜、X射线光电子能谱、万能试验机等表征CF及CF/PA6复合材料的微观形貌、元素变化以及力学性能。试验结果表明:上浆处理使共聚酰胺成功接入了碳纤维表面,提高了碳纤维与PA6之间的结合能力。当共聚酰胺水性上浆剂浓度为0.5%时,CF/PA6复合材料力学性能最佳,复合材料弯曲强度与层间剪切强度达到1044.5 MPa与70.6 MPa,与未处理相比分别提升了64.4%与97.8%。

聚乙烯/聚酰胺复合纤维的定性鉴别方法

采用燃烧法、显微镜观察法、溶解法、红外光谱法以及差示扫描量热法(DSC)等检测手段对聚乙烯/聚酰胺复合纤维的各项性能进行测试。试验结果表明:聚乙烯/聚酰胺复合纤维为皮芯结构;其燃烧特征、溶解特征体现为乙纶和锦纶的复合特征;在红外光谱测试和DSC测试中,聚乙烯/聚酰胺复合纤维均与单组分乙纶、锦纶有明显区别,且复合了两种单组分纤维红外特性和热性能特征。综合以上方法,可实现对聚乙烯/聚酰胺复合纤维的准确鉴别。

连续碳纤维增强聚酰胺6复合材料的研究

以拉挤熔融浸渍制备连续碳纤维增强聚酰胺6（CFRPA6）复合材料，通过改变碳纤维（CF）的长度和含量考察材料的各项性能。结果表明，复合材料中CF长度由2～4mm（短CF）增加到8～10mm（长CF），拉伸强度、弯曲强度和硬度最大增幅分别为25．7％、31．7％和3．1％；当CF含量为15％时，长CF增强PA6复合材料的冲击强度比短CF增强PA6提高了16．3％；与短CF增强PA6相比，在长CF含量为3％时，长CF增强PA6的吸水率降幅最大，为15．7％；但CF的长度对CFRPA6复合材料的线膨胀系数影响不大。随着CF的含量增加，除冲击强度外，其他性能均有改善。在CF含量为15％时，短CF增强PA6和长CF增强PA6的拉仲强度比纯PA6分别提高了101．7％和141．9％；弯曲强度比纯PA6分别提高了152．6％和196．2％；硬度比纯PA6分别提高了8．7％和12．1％。冲击强度比纯PA6分别下降了47．7％和39．2％。15％短CF和15％长CF增强PA6的吸水率均为1．3％，比纯PA6下降了31．8％。当CF含量为3％时降幅最大，短CF和长CF增强PA6的线膨胀系数分别下降了89．5％和84．2％。

马来酸酐对聚酰胺6短纤维/天然橡胶复合材料的增容作用(英文)

将马来酸酐直接与天然橡胶混炼,得到的马来酸酐-天然橡胶接枝物既能与聚酰胺6短纤维也能与天然橡胶形成良好的结合,有助于提高短纤维增强橡胶复合材料的物理机械性能。

花状氧化石墨烯原位展开共聚聚酰胺6及其功能纤维

为实现复合纤维中石墨烯的分子级分散,从而改善现有石墨烯复合纤维制成率低、强度低、耐用性差等问题,提出了一种原位展开共聚的机制,使得聚酰胺6(PA6)分子接枝的石墨烯片能够均匀分散在体系内,从而批量制备多功能PA6/石墨烯纤维,建立起全新的纤维制备-加工-性能一体化系统,实现了多功能性和高力学性能的兼顾。结果表明:在聚合过程中,花状氧化石墨烯呈现出逐步展开、分散的形貌变化,同时参与聚合反应中;反应结束后,PA6分子均匀接枝在石墨烯片表面,并诱导PA6发生了晶型转变;加入0.1%石墨烯后复合纤维单丝的拉伸强度相比纯PA6纤维提高25.4%,拉伸模量提高49.5%;此外,石墨烯复合PA6面料兼具优异的抗菌、抗病毒、远红外发射、负离子发生、防紫外线等功能,具有广阔的市场前景。

聚酰胺6/短切碳纤维复合材料制备及力学性能

为了提高聚酰胺(PA6)树脂的力学性能,以短切碳纤维(CF)为增强相,采用双螺杆挤出机和注塑机制备PA6/CF复合样条,研究不同CF含量对复合样条结构和力学性能的影响。结果表明:CF经浓硝酸和硅烷偶联剂处理后表面引入活性官能团;CF的添加使得PA6产生新的α晶型特征峰,当CF质量分数低于10%时,随着CF含量的增加,α晶型特征峰越来越明显;随着CF含量的增加,复合样条的熔融温度、结晶温度和结晶度均增加;CF质量分数低于10%时,CF在PA6基体中均匀分散,裸露的CF表面黏附有PA6树脂,当CF质量分数高于10%时,CF出现聚集现象;复合材料的储能模量逐渐增大,tanδ先减小后增大;当CF质量分数为10%时,拉伸强度和拉伸弹性模量达到最大,分别为213.05 MPa和3.15 GPa,与纯PA6样条相比,分别提高了108.4%和183.8%。

反应挤出聚酰胺6/玻璃纤维复合材料中试研究

在反应挤出玻璃纤维增强聚酰胺6的小试研究基础上,进行了反应挤出制备聚酰胺6/玻璃纤维复合材料中试研究,探讨了双螺杆挤出机各段温度对反应挤出的影响以及螺杆转速与玻璃纤维含量对复合材料性能的影响等。中试结果表明,随着螺杆转速的提高,复合材料的拉伸强度、断裂伸长率和冲击强度下降,而弯曲强度增大;随着玻璃纤维含量的增加,复合材料的拉伸强度、弯曲强度明显提高,断裂伸长率和冲击强度呈下降趋势;当双螺杆挤出机温度在240℃、螺杆转速在100r/min、玻璃纤维含量在30%时,反应挤出聚酰胺6/玻璃纤维增强材料的综合力学性能较好,与其他相同材料比较,其综合性能占有优势,中试操作难度总体小于小试。

浸渍方式对纤维增强聚酰胺6复合材料真空袋压成型工艺及性能的影响

利用己内酰胺的阴离子聚合,采用真空袋压成型(VBPM)法制备了玻璃纤维(GF)增强聚酰胺6(PA6/GF)复合材料,通过自行搭建的连续纤维增强聚酰胺6反应注射VBPM实验平台,考察了浸渍方式等参数对复合材料单体转化率、结晶度、力学性能的影响。结果表明,用等温浸渍制得的复合材料结晶度高,且内部均匀性较好;与等温浸渍相比,非等温浸渍制得的复合材料整体反应转化率和力学性能较高;非等温浸渍制得的复合材料出口的弯曲强度和剪切强度比入口分别提高了10%~13%和11%~16%,弯曲强度在150℃出口处达到最大值273.65 MPa,剪切强度在170℃出口处时达到最大值47.32 MPa。