Physico-Chemical and Thermal Characterization of a Lignocellulosic Fiber, Extracted from the Bast of <i>Cola lepidota</i>Stem

In this research work, fiber extracted from the bark of Cola lepidota (CL) plant, grown in the flora of Southern part of Cameroon, was investigated for composites reinforcement. The investigation was carried via evaluation of water absorption capacity, moisture content, real density, porosity, chemical composition, chemical structure and thermal behaviour. It was discovered that the new fiber has relatively low moisture content and water absorption capacity similar to those of other investigated natural fibers such as flax, sisal, coconut, hemp and jute. Its porosity was found appropriate for composite production and the fiber was found to be thermally stable up to 230°C, with maximum degradation temperature of 325°C. The main constituents of the fibre include cellulose, hemicellulose and lignin. In conclusion, based on the properties investigated, this fiber is considered suitable for composite manufacture.

化学亚胺法催化制备性能优异的聚酰亚胺纤维

提高本征性高分子纤维材料的热稳定性和力学性能,是目前先进纤维材料的研究热点。聚酰亚胺是一种高性能特种高分子材料,由于其共轭及苯环堆叠作用,具有优异的力学性能和热稳定性。将4,4′-二氨基二苯醚(ODA)、对苯二胺(PDA)两种二胺与3,3′,4,4′-联苯四甲酸二酐(BPDA)聚合形成聚酰胺酸溶液(PAA),使用不同种类的吡啶与丙酸酐混合制备出一系列浓度梯度混合液引入到PAA中,采用湿法纺丝和化学亚胺化法制备出聚酰亚胺纤维并对其微观结构和性能进行研究。结果表明,当4-甲基吡啶质量分数为4%(质量分数),n(PAA)∶n(丙酸酐)=1∶3时的聚酰亚胺纤维微观结构为标准的圆柱状,其拉伸强度达到1.91 GPa,在热失重为5%时的温度高达533.3℃,表现出良好的热稳定性能和力学性能。

芳砜纶纤维/聚四氟乙烯复合材料的性能

采用热压工艺制备芳砜纶纤维(polysulfonamide fiber,PSAF)/聚四氟乙烯(polytetrafluoroethylene,PTFE)复合材料,然后采用热重分析仪(thermal gravimetric analyzer,TGA)、差示扫描量热(differential scanning calorimetry,DSC)法、X射线衍射(X-ray diffraction,XRD)、傅里叶转换红外(Fourier transform infrared,FTIR)、热场发射扫描式电子显微镜(thermal field scanning electron microscope,TFSEM)等方法研究了PSAF对所制备复合材料的力学性能、热稳定性、结构和微观形貌等的影响.研究结果表明,PSAF的加入提高了复合材料的力学性能,使其具有优异的热稳定性能.适量的PSAF较好地分散在PTFE基体中,PSAF与PTFE基体的界面结合较好,且同时存在物理与化学结合.

海藻酸钙纤维的结构与性能

研究了自制的海藻酸钙纤维的结构、热性能、燃烧性能以及对酸、碱和盐溶液的化学稳定性能。结果表明:海藻酸钙纤维的微观形态和粘胶纤维的相似,红外光谱结果证实了海藻酸钙纤维中"egg-box"结构的存在;海藻酸钙纤维的化学稳定性较差,随着处理液浓度和温度的升高,以及处理时间的延长,其稳定性越差;海藻酸钙纤维的热稳定性较好,极限氧指数为34.4,具有很好的阻燃性,属于难燃纤维。

聚四氟乙烯短纤维的热及化学稳定性研究

通过表观形态观测,得出聚四氟乙烯(PTFE)短纤维的直径服从高斯分布。针对细度差异性较大的PTFE短纤维,提出一种基于线密度差异性的单根纤维追踪测量法,用于测试酸碱处理前后纤维的力学性能。结果表明,经常温酸碱处理后,纤维断裂强度基本无变化,而初始模量减小,断裂伸长率增大;高温酸碱处理后的纤维断裂强度略有增大而断裂伸长率减小;经干热空气和沸水处理后,纤维的断裂强度基本无变化,而断裂伸长率由于解取向略有降低。此外,热失重分析表明PTFE短纤维具有优异的耐高温性能。

热稳定化过程中PAN纤维热应力与热化学反应的关联性

借助DSC、FTIR、EA、WAXD和热应力变化等表征手段,系统研究了六种聚丙烯腈(PAN)纤维在热稳定化过程中应力变化特征与纤维热化学反应的内在关联。结果表明:在热稳化定化过程中PAN纤维化学应力峰的起始温度和峰顶温度很好地对应了纤维DSC起始与峰顶的温度,因而可采用化学热应力表征PAN纤维环化的反应速率和程度。由于化学应力峰的变化与PAN大分子的组成、有序度、芳构化指数以及密度等特征结构参数的变化具有较紧密对应关系,意味着热应力可用于连续热稳定化过程中在线控制纤维的结构。

改性PAN共聚纤维在预氧化过程中的热应力应变

用傅立叶红外光谱仪、广角X射线衍射仪、元素分析仪等表征了改性纤维和未改性纤维的结构变化和基本物化性质,测量了改性纤维和未改性纤维在预氧化过程中的热应力应变行为,研究了KMnO4改性对纤维结构均一性的影响.结果表明:改性纤维的热应力与热应变的变化与纤维聚集态结构、化学组成、热化学反应变化具有良好的关联性;热应力表征可用于控制纤维结构.改性提高了PAN纤维的均一性.与未改性纤维相比,KMnO4改性纤维化学反应主导的热应力提前出现约20℃,预氧化纤维的热应力增加约25%;在负荷相同的条件下,易收缩,难伸长;在牵伸比相同的情况下,取向度高7.8%,微晶尺寸小9.9%.通过改性可制备出结构更规整,更利于碳化的预氧化纤维.

PBO纤维稳定性的研究进展

介绍了聚对苯撑苯并双噁唑(PBO)纤维的热分解行为、热分解机理、水解稳定性、光稳定性及化学稳定性等方面的研究进展。PBO纤维的热稳定性和化学稳定性优良,其水解稳定性和光稳定性较差。通过热处理可提高PBO纤维的强度和模量。指出应进一步研究PBO纤维的稳定性,提高其性能,扩大应用领域。

混凝土用增强纤维的基本性能与增强机理

介绍混凝土用增强纤维的基本性能与增强机理。按照纤维类型阐述了常用混凝土增强纤维的力学性能、化学稳定性、热稳定性和分散性以及相对应的应用限制。分析了增强纤维在混凝土中的作用效果,并总结了现阶段几种常见的纤维增强机理。认为:增强纤维作为纤维混凝土的重要组成部分,其性能的优劣对纤维混凝土的整体性能影响较大,同时纤维混凝土的增强机理研究还需要进一步完善。

无卤阻燃红麻纤维的制备

以乙二胺和苯基二氯磷酸酯为原料,按其摩尔比1.2∶1.0合成了无卤阻燃单体聚乙二胺苯基磷酸酯(PEP);将PEP与红麻纤维(KF)发生酯化反应,制备了含有P,N元素的酯化阻燃KF;采用物理浸渍法制得浸渍阻燃KF;通过红外光谱、极限氧指数、热失重等手段,对比分析了2种KF的结构和性能。结果表明:酯化阻燃KF的阻燃等级为V-0级,极限氧指数可达56.5%,比浸渍阻燃KF的阻燃性能好,采用化学处理方法是改善KF热稳定性能最有效的方法。

玄武岩纤维热防护纬编织物的开发及性能研究

在分析玄武岩纤维纯纺纱线力学性能及耐酸碱性能的基础上,采用32.5 tex×2玄武岩纤维低捻度纯纺合股纱,在Stoll公司的CMS530HP型全自动电脑横机上编织4种弯纱深度及组织结构不同的纬编织物,并对织物的热防护性能进行测试与分析。结果表明,玄武岩纤维纯纺纱线经酸或碱溶液处理4 h后,断裂强力和断裂伸长率的保持率大于60%;玄武岩纤维脆性大、柔性小,编织速度和牵拉力宜偏低设置;纬编织物克质量越大,热防护性能越好;织物组织相同时,弯纱深度越大,织物热防护性能越差。该研究为研发具有热防护功能的高性能纬编织物提供技术参考。

化学和物理方法处理大麻纤维的研究

为了制备微纤化大麻纤维,除去纤维素之间的木质素(粘合剂)和使纤维沿纤维轴方向撕裂,研究了新的化学(室温碱、酸蒸汽、80℃碱)和物理(高压蒸汽)处理大麻纤维的方法。用SEM观察了不同处理阶段大麻纤维的形态,用FT-IR表征了处理和未处理大麻纤维的结构和处理液固体残留物的结构,用TGA测定了化学和物理处理对大麻纤维热稳定性的影响。结果表明,经化学和物理处理后可得微纤化大麻纤维,大麻纤维的纤维素含量提高,木质素含量降低,热稳定性提高。

部分环化聚酰胺酸的湿法纺丝成形研究

采用三乙胺/乙酸酐混合液作环化剂对聚酰胺酸(PAA)进行部分环化,制备不同环化程度的聚酰胺酸/聚酰亚胺(PAA-PI)纺丝液,经湿法纺丝成形、高温拉伸得到PI纤维,通过红外光谱、热重分析、动态力学分析表征PI纤维的热稳定性和力学性能。结果表明:不同环化剂添加量的PAA-PI纺丝液的实际环化程度与理论值相符;预环化有利于提高PAA-PI初生纤维的热稳定性;部分环化的PAA-PI纺丝液有利于纤维的成形,且明显提高PI纤维的力学性能,但环化速度不宜过高;当环化程度为5%时,PI纤维的断裂强度最高达18.6 c N/dtex,相比未环化纤维提高16%。

聚丙烯腈热稳定化纤维在碳化过程中的结构变化研究

为研究聚丙烯腈（ PAN）热稳定化纤维在连续碳化过程中的结构和力学性能变化，于300～1300℃对PAN稳定化纤维进行热处理，然后采用傅里叶变换红外光谱（FTIR）分析仪、X射线衍射（XRD）仪、拉曼（ Raman）光谱仪、元素分析仪及纤维强伸仪等表征了纤维的化学结构、微晶结构及拉伸强度。结果表明：当温度达到600℃时，纤维残余氰基消失，结构致密性增大，且强度略有增加；当温度升高到1000℃时，纤维氧含量大幅降低，纤维由梯形结构转变为碳平面结构，晶面堆叠、晶粒尺寸及石墨化程度缓慢增加，拉伸强度逐渐提高；当温度超过1000℃后，微晶结构进一步重排与完善，晶粒尺寸及堆叠层数出现较快增长，同时纤维拉伸强度出现较大提升，体密度先降低后升高。

国产聚酰亚胺纤维性能及其纱线生产

探讨国产聚酰亚胺纤维的性能及其纱线的开发。介绍和分析了国产高性能聚酰亚胺短纤的主要性能以及评价标准。采用国产聚酰亚胺纤维为原料,以18tex针织用纱的生产过程为例,总结了9.8tex^18tex系列纯纺及混纺单纱和股线的生产技术和管理体会。认为:加强对国产聚酰亚胺纤维的研究和相关产品的开发,可以使具有优异性能的国产聚酰亚胺纤维更好地应用于相关领域。

即食重组纤维感鱼糜制品的制备及特性表征

以鱼糜和风干鸡胸肉粒为原料,通过控制食盐、水分和谷氨酰胺转胺酶(transglutaminase,TGase)添加量,采用响应面分析法优化制备了一种具有纤维感的即食重组鱼糜制品,并以微观结构、内源荧光光谱、聚丙烯酰胺凝胶电泳以及化学作用力等指标表征复合鱼糜制品的热稳定特性。结果表明,食盐添加量0.5%、水分添加量4.1%、TGase添加量0.5%条件下制备的重组鱼糜制品经高温灭菌后仍具有较高的咀嚼度(2812.8),且高温灭菌前后咀嚼度降低率仅为5.7%。一定程度的高温处理导致肌原纤维蛋白活性基团暴露,促使其发生聚集和交联,形成有序的网状结构。但随着处理温度的进一步升高,凝胶网络结构松散,孔洞变大,肌纤维断裂明显。SDS-PAGE结果表明,随着处理温度的升高,肌球蛋白重链发生明显降解。化学作用力分析结果表明,疏水相互作用和二硫键为维持蛋白质热稳定的主要作用力。该研究可为丰富鱼糜制品种类,开发一种即食鱼糜制品提供参考。

PAN基原丝在稳定化和低温碳化阶段的结构演变

利用差示扫描量热(DSC)、傅里叶变化红外光谱(FT-IR)、拉曼光谱和广角X射线衍射(WAXD)对聚丙烯腈(PAN)原丝在稳定化和低温碳化阶段的结构演变进行了测试和研究。结果表明:空气和氮气气氛中的热稳定性差异主要是由于化学反应差异性造成的,随着热稳定化的进行,发生环化、脱氢和氧化反应,且在230℃以上氧化反应明显增强。拉曼结果显示D带强度减弱,G带强度增强,化学反应使SP^(3)杂化碳转化为SP^(2)杂化碳原子,低温碳化阶段分子链之间交联形成了无定型碳质结构。原始的微晶结构逐渐破坏重组形成新的类石墨碳结构,微晶尺寸变小。

毛竹不同构造中细胞化学成分及热稳定性研究

【目的】毛竹节间和节子的宏观构造和生理功能截然不同,通过对比分析毛竹节间和节子主要构成单元纤维和薄壁细胞结构和性能的差异,能够为纤维和薄壁细胞定向分离和高效利用提供理论依据。【方法】通过物理与化学两种分离方法分离获得竹节和节间中纤维和薄壁细胞,采用傅里叶红外光谱、X射线衍射仪、热重分析仪、场发射环境扫描电镜等表征手段研究纤维和薄壁细胞的化学成分、热稳定性及微观结构。【结果】节间与竹节的纤维形态上两端均呈现尖削状且细长,节间薄壁细胞能明确区分长、短细胞,而竹节薄壁细胞则呈现出圆形、椭圆形、方形等形态;节间中纤维素含量高于竹节,节间中木质素含量低于竹节,而两者半纤维素含量相差不大;纤维中纤维素含量高于薄壁细胞中纤维素含量,纤维中木质素含量低于薄壁细胞,纤维中半纤维素含量与薄壁细胞中半纤维素含量相差不大;节间薄壁细胞的最大降解温度(390.32℃)最小,而竹节薄壁细胞的最大降解温度(393.54℃)最大。【结论】节间与竹节的纤维在形态上的差别不太大,节间薄壁细胞分为长细胞与短细胞,而竹节薄壁细胞长短细胞的区分不明显;不同位置的纤维和薄壁细胞的纤维素和木质素含量不同,而半纤维素含量相差不大;竹节中纤维和薄壁细胞的热稳定性都比节间略高,竹节的热稳定性比节间好。

磷酸二氢铵对聚丙烯腈纤维预氧化程度及热稳定性的影响

聚丙烯腈(PAN)纤维的预氧化过程是PAN基炭纤维生产中最耗能耗时的阶段。为了加快PAN纤维的预氧化过程,提高PAN纤维的预氧化程度,采用非金属化合物磷酸二氢铵(NH4H2PO4)对PAN纤维进行改性,探讨了磷酸二氢铵对PAN纤维化学结构和热性能的影响。通过傅里叶红外光谱(FT-IR)和X射线衍射(XRD)分析得到,PAN纤维的预氧化程度随着预氧化温度和试验设定的NH4H2PO4浓度范围内升高而升高。与未改性PAN纤维相比,相同温度下,改性PAN纤维环化度更高,在180℃和200℃低温条件下更为明显,240℃及260℃的促进效果一般,另外改性PAN纤维在240℃可提前完成环化反应。热重(TGA)结果表明,NH4H2PO4受热分解产生的磷酸与羟基反应导致分子链交联,能降低预氧化过程中的热失重,提高热稳定性。