内绝热层中芳纶中空烧蚀形貌的形成机理研究

为揭示柔性内绝热层材料内有机纤维在烧蚀过程中的形貌变化规律和烧蚀机理,分别采用氧乙炔火焰、1000℃高温铁板和热失重加热等不同加热方式,初步探究了不同烧蚀形式下芳纶纤维或腈纶纤维在结炭层内部的形貌演变特征,发现经氧乙炔火焰烧蚀后芳纶增强体系的结炭层内中芳纶炭化纤维呈现中空烧蚀形貌,而腈纶增强体系的结炭层中几乎无纤维状结构出现;相反,采用1000℃高温铁板烧蚀后结炭层中芳纶纤维仍保持其原始实心结构,而腈纶纤维却呈现出中空烧蚀形貌;而慢速的热失重加热方式下,即使被加热到1000℃,两种纤维仍保持其实心结构。因此,芳纶纤维独特的皮芯结构是导致其高温烧蚀形成中空烧蚀形貌的内因,而复合材料中橡胶基体热解气体对纤维皮层的冷却作用和骤然升温的快速加热方式则是导致芳纶纤维形成中空结构的重要外因。

四大类品种高科技纤维异军突起

今后5 a将迎来PAN基碳纤维、对位芳酰胺纤维、中空纤维分离膜及纳米纤维的大发展期。到2010年世界小丝束PAN基碳纤维的需求量可望达到4万t/a,而产能合计约为4～4.3万t/a(按12k计),因此仍将处于紧俏状态,我国2 a内将建成1 200 t/a的生产厂。对位芳酰胺纤维的总产能在未来2～3 a内将超过5万t/a,主要由杜邦和帝人控制,但中、韩将打破这两家的垄断。此外,世界缺水化的趋势在加速,因此将推动中空纤维RO膜、UF膜、MF膜和NF膜等的发展,而纳米纤维的逐步产业化,将开辟广阔的新应用领域。

近期高科技纤维的新应用和新品种

东丽推出的T700碳纤维性能有所提高、日本石墨纤维公司向中国销售全系列民用中间相沥青碳纤维,日本陶瓷纤维迈入快速增长期,对位芳酰胺纤维与碳纤维的基础研究不断发展,新品种助推新市场开拓,高性能纤维非织造布品种呈现多样化趋势,纳米纤维研发成果不断,酚醛纤维实现细径化,而中空纤维膜和功能纤维有新发展。

聚氨酯泡沫复合材料的制备与性能研究

以聚醚多元醇、聚酯多元醇和聚异氰酸酯为主要原料,二月桂酸二丁基锡为催化剂,水为发泡剂,采用一步模压成型法合成一系列填料种类及填料含量不同的聚氨酯泡沫复合材料。通过抗压强度实验,研究了玻璃纤维、芳纶纤维和空心玻璃微珠增强填料及其用量对聚氨酯泡沫复合材料性能的影响。结果表明,芳纶纤维和空心玻璃微珠具有优异的增强效果,可以显著提高聚氨酯泡沫复合材料的抗压强度。当芳纶纤维与空心玻璃微珠的质量分数分别为5%和7%时,聚氨酯泡沫复合材料的压缩强度较高,分别为19.12MPa和19.94MPa。

芳纶气凝胶中空纤维及薄膜的制备与性能

采用同轴湿法纺丝技术和旋转涂覆法,通过冷冻干燥制备了芳纶气凝胶中空纤维及薄膜。利用SEM、BET和热重分析(TG)对芳纶气凝胶中空纤维及薄膜的微观结构和热稳定性进行了表征,研究了芳纶气凝胶薄膜的隔热性能。结果表明,利用纯叔丁醇(TBA)替换芳纶纤维中的水经冷冻干燥后所得到的芳纶气凝胶中空纤维具有更为均匀的多孔网络结构,芳纶气凝胶中空纤维比表面积154.782~179.224 m^(2)/g,孔容积0.769~0.797 cm^(3)/g,孔径2.48~3.88 nm,芳纶气凝胶薄膜比表面积和孔容积分别为145.224 m^(2)/g和0.669 cm^(3)/g,主要孔径为2.7 nm。导热系数和隔热性能测试结果表明,不同厚度的芳纶气凝胶薄膜的导热系数均小于0.06 W/(m·K),且薄膜越厚,隔热性能越好。