涂层方式对芳纶阻燃性能的影响

先将聚磷酸铵(APP)、三聚氰胺(MEL)、季戊四醇(PER)、热塑性聚氨酯(TPU)弹性体、铝银浆(AlU)组成质量配比不同的4种膨胀型阻燃聚氨酯银浆(IFR/TPU/AlU)溶液,再将4种溶液分别以直接涂层方式和发泡涂层方式涂覆于芳纶织物表面,探究2种涂层方式对芳纶织物阻燃性能的影响。锥形量热测试和垂直燃烧测试等结果显示:阻燃性能最好的IFR/TPU/AlU溶液配方为m(APP)∶m(MEL)∶m(PER)∶m(TPU)∶m(AlU)=12∶6∶2∶16∶20;与未涂覆的芳纶织物相比,试样ZT-3和试样FP-3的热释放速率峰值、总释放热分别降低了74.3%、9.9%和76.9%、10.2%,残炭率分别为7.4%和7.5%。涂覆芳纶织物的纬向阻燃性能优于经向阻燃性能,直接涂层芳纶织物的阻燃性能优于发泡涂层芳纶织物的阻燃性能。

芳纶短纤和浆粕增强聚氨酯泡沫的结构和性能研究

采用芳纶短纤(AF)和芳纶浆粕(AP)对聚氨酯泡沫进行增强,制备了两种增强聚氨酯泡沫,考察了其的泡孔结构、压缩强度以及热稳定性能。结果表明:随着芳纶纤维和浆粕填充量增加,聚氨酯泡沫的密度和压缩强度呈先增加后减小的变化趋势;当AF和AP的填充量为6wt%时,聚氨酯泡沫底部的压缩强度最大,分别为0.394和0.353 MPa,此时发泡过程中黏弹性增加,表面张力减小导致泡孔孔径明显变小且均匀性提高,纤维分布在泡棱上通过与树脂形成良好的结合起到增强效果;AF和AP的加入有助于提高聚氨酯泡沫的热稳定性,AF增强聚氨酯泡沫具有更好的热稳定性。

芳纶浆粕纤维增强酚醛泡沫的微观结构及性能

采用芳纶浆粕(AP)纤维对酚醛泡沫进行增强制备了AP纤维增强酚醛泡沫,考察了AP纤维增强酚醛泡沫的压缩强度、压缩模量、泡孔结构以及热稳定性能。结果表明:随着AP纤维填充量(质量分数)增加,酚醛泡沫的压缩强度和压缩模量均呈先增加后减小的变化趋势;当AP纤维的填充量为3.1%时,酚醛泡沫的压缩强度最大,为0.37 MPa,此时泡孔尺寸明显变小且均匀性提高,纤维分布在泡壁中通过与树脂形成良好的结合起到增强效果;当AP纤维填充量为4.58%时,压缩模量达到最大,为14 MPa;AP纤维的加入有助于提高酚醛泡沫的热稳定性。

玻璃纤维/芳纶纤维混杂增强酚醛泡沫的研究

利用玻璃纤维和芳纶纤维的混杂纤维增强酚醛泡沫,考察了玻璃纤维和芳纶纤维的混杂比对酚醛泡沫的压缩强度、弯曲强度和冲击强度的影响。结果表明,玻璃纤维能够大幅提高酚醛泡沫的压缩强度,且在混杂纤维增强的酚醛泡沫中,压缩强度随着玻璃纤维所占的比重的增加而增大;芳纶纤维能够大幅提高酚醛泡沫的冲击强度,且在混杂纤维增强的酚醛泡沫中,冲击强度随着芳纶纤维所占的比重的增加而增大;玻璃纤维和芳纶纤维均可提高酚醛泡沫的弯曲强度,但当二者以1∶1(质量比,下同)的比例混杂增强酚醛泡沫时,复合酚醛泡沫的弯曲强度达到最大,此时出现了两种纤维最优的混杂协同效应。

短切芳纶纤维增强酚醛泡沫性能的研究

为了改善酚醛泡沫的性能,选用短切芳纶纤维作为增强材料,考察了不同短切芳纶纤维用量对酚醛泡沫压缩强度、压缩弹性模量、泡孔结构以及热稳定性能的影响。结果表明,短切芳纶纤维可以有效地增强酚醛泡沫的压缩性能。随着短切芳纶纤维用量的增加,酚醛泡沫的压缩强度和压缩弹性模量呈现先增加后减小的变化趋势。当短切芳纶纤维用量为4份时,酚醛泡沫的压缩强度比未添加短切芳纶纤维的酚醛泡沫提高约38%。短切芳纶纤维用量影响酚醛泡沫的泡体直径及其分布。当短切芳纶纤维用量为8份时,短切芳纶纤维在酚醛泡沫中的分布很不均匀,酚醛泡沫脆断截面上泡体破损现象较为严重,集束分布的短切芳纶纤维对酚醛泡沫的结构和力学性能带来不利影响。添加短切芳纶纤维可以明显提高酚醛泡沫在高温条件下(>400℃)的热稳定性。

芳纶纤维增强酚醛泡沫的性能

分别选用芳纶短切纤维和芳纶浆粕纤维作为填充材料增强酚醛泡沫,通过压缩力学性能测试、断面微观形貌观察以及热失重等表征手段,考察了芳纶纤维增强酚醛泡沫的效果,对比分析了两种纤维及其用量对酚醛泡沫改性效果的影响。结果表明:芳纶纤维可以有效地增强酚醛泡沫的压缩性能,从压缩应力-应变曲线看,芳纶短切纤维增强的样品其屈服区长度普遍略长于芳纶浆粕纤维增强的样品,表明前者具有略优的缓冲性能和吸能性能;纤维种类对泡沫截面形貌产生影响,芳纶浆粕纤维增强的泡沫胞体完整程度明显优于芳纶短切纤增强的样品;添加芳纶纤维还有利于提高泡沫复合材料的热稳定性,以芳纶短切纤维对材料在高温条件下(>400℃)热稳定性的增强效果更为明显。

短切高性能纤维增强三聚氰胺甲醛泡沫性能研究

采用短切芳纶纤维和短切玄武岩纤维分别作为增强材料制备了纤维增强三聚氰胺甲醛泡沫。通过对样品进行形貌分析、力学性能测试以及热重分析等,对比分析了两种短切纤维对三聚氰胺甲醛泡沫增强效果的影响。结果表明,短切玄武岩纤维和短切芳纶纤维的加入降低了泡沫材料的粉化率,提高了压缩比强度;短切芳纶纤维明显提高了泡沫材料的比模量,这将有利于提高材料的缓冲性能和吸声性能;短切玄武岩和短切芳纶纤维增强泡沫材料均有利于提高泡沫复合材料的热稳定性。

PTFE发泡涂层整理对芳纶针刺毡滤料性能的影响

为获得性能优良的工业过滤材料,将聚四氟乙烯(PTFE)乳液发泡后对芳纶针刺毡进行涂层整理。详细探究发泡涂层前后,芳纶针刺毡面密度、厚度、透气性、力学性能、耐磨性、表面形貌、孔径及过滤性能的变化情况。结果表明:经PTFE发泡涂层整理后,芳纶针刺毡的面密度和厚度均稍有增加,透气性和纵横向断裂强力无明显下降,耐磨性显著提升,纤维表面附着有PTFE膜状物,孔径也明显减小;在保证过滤阻力基本不变的情况下,复合针刺毡对0.3μm的聚苯乙烯颗粒的过滤效率可从41.03%显著提升至63.24%。

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。

表面活性剂与泡沫性质对泡沫成形间位芳纶纸性能的影响

本研究采用泡沫成形技术制备间位芳纶纸,重点研究了表面活性剂种类对泡沫性质及芳纶纸性能的关系。相同空气含量下,非离子型表面活性剂泡沫最稳定。在成形浓度0.4%时,Tween的泡沫成形体系所得芳纶纸的匀度指数达103。与传统湿法成形相比,实现了在节约9倍用水量的同时,大幅度提升了匀度指数。热压后,泡沫成形体系制备的芳纶纸击穿强度可达到甚至高于传统湿法成形所得芳纶纸。

磷酸改性芳纶对聚氨酯硬质泡沫阻燃抑烟性能的影响

为提高聚氨酯泡沫的阻燃性能,采用磷酸改性芳纶对聚氨酯硬质泡沫进行阻燃改性,借助氧指数仪、烟密度仪、锥形量热仪、热重分析仪等对改性前后聚氨酯硬质泡沫的阻燃性能、产烟行为、燃烧行为、热稳定性和力学性能进行表征。结果表明:添加改性芳纶的聚氨酯泡沫具有更好的阻燃、抑烟和力学性能;相对于纯聚氨酯泡沫,添加质量分数为5%改性芳纶的聚氨酯泡沫的极限氧指数提高了15. 8%,最大烟密度、最大燃烧热释放速率、热释放量、最大生烟速率、产烟量分别降低了25%、25. 3%、10%、35. 7%、47. 3%;改性芳纶的添加有利于改善聚氨酯硬质泡沫的热稳定性,使其在700℃时的残炭率增加为14. 5%。

间位芳纶纤维配比对泡沫成形体系中泡沫性质及纸张性能的影响

采用泡沫成形方法抄造间位芳纶纸,研究了泡沫成形体系下芳纶沉析纤维与短切纤维配比对泡沫性质及纸张性能的影响。结果表明,与水相成形方法相比,采用泡沫成形方法可使压榨后纸幅干度提高3个百分点。提高短切纤维含量,有利于提高湿纸幅干度、体系的起泡性能和泡沫稳定性。与水相成形相比,采用泡沫成形方法有利于分散长纤维,同时提高成形浓度。当达到相同的匀度指数时,采用泡沫成形方法可使抄纸成形浓度提高8倍;当成形浓度为0.4%时,泡沫成形制备的芳纶纸抗张指数与水相成形相比可提高35.4%,且击穿强度基本不受影响;因此,泡沫成形方法对于提高芳纶纸成形浓度、节约干燥能耗、改善纸张性能方面具有突出优势。

纳米发泡整理对芳纶过滤材料性能的影响

为提高芳纶过滤材料的过滤效率,以添加不同质量分数纳米陶瓷粉的聚四氟乙烯乳液为涂层剂主要原料,采用发泡剂发泡涂层法对芳纶材料进行表面涂层处理。研究了泡沫涂层对芳纶过滤材料的结构、耐摩擦性、透气性、孔径大小、拒水拒酸碱性以及过滤性能的影响。结果表明:经发泡涂层整理后,芳纶表面形成一层致密薄膜;纳米陶瓷粉质量分数越大,发泡剂发泡效果越好,薄膜愈致密且稳定,同时芳纶过滤材料的耐摩擦性愈好,其孔径大小及透气性略有下降;涂层提高了芳纶的拒酸、拒碱性能,有效减少了滤袋的糊袋,使其清灰性及使用寿命均有所提升;涂层后芳纶的过滤效率显著提高,过滤直径为1μm以上颗粒物的过滤效率由39. 1%提升到60%左右,且过滤直径为10μm以上颗粒物的过滤效率可达到100%。

泡沫成形法制备芳纶纤维-碳纤维复合导电泡沫及性能

高性能泡沫因其轻质、隔热、吸音和抗冲击等特性在航空航天、汽车制造、建筑材料等领域得到广泛应用。芳纶纤维以其卓越的综合性能成为这类材料理想构筑基元。然而,芳纶泡沫存在工艺复杂、耗时耗能等不足,限制了其应用的拓展。为了克服这些挑战,提出了泡沫成形法,利用泡沫作为纤维载体实现了芳纶纤维的高效分散和气泡模板的辅助造孔,进一步加入羰基铁粉和丁苯胶乳来抑制泡沫聚并、增强泡沫稳定性,实现了常压下芳纶纤维泡沫的快速干燥,极大简化制备流程、提高了制备效率。同时,在泡沫浆料中通过引入碳纤维和羰基铁粉,制备了具有高导电性的芳纶/碳纤维复合泡沫,研究了碳纤维含量对泡沫的电导率、电磁屏蔽特性及力学性能的影响。结果表明,当碳纤维质量分数达到9.9%时,芳纶/碳纤维/羰基铁粉复合泡沫不仅具有优于芳纶泡沫的力学性能,还表现出优异的导电性和电磁屏蔽效能。

各向异性纤维素纳米纤维/芳纶纳米纤维复合泡沫的制备与性能

纤维素纳米纤维(CNF)泡沫材料因其轻质、可生物降解、可再生性以及优良的隔热性能等特点,在保温隔热领域备受关注。但是CNF泡沫存在力学性能差、热稳定性差、易燃等缺点,在一定程度限制了其实际应用。本文通过将CNF与芳纶纳米纤维(ANF)进行复合,通过冰模板法和冷冻干燥技术制备了具有各向异性结构的CNF/ANF复合泡沫。探究了ANF添加量和各向异性结构的引入对复合泡沫微观结构、力学性能、热稳定性和隔热性能的影响。结果表明,当CNF和ANF的质量比为2∶1时,CNF/ANF复合泡沫具有超低的密度(12.25 mg/cm^(3))、良好的力学强度(纵向压缩强度为74.56 kPa)和优异的隔热性能(25.2 mW/(m·K)),此外,该复合泡沫还具有良好的热稳定性和自熄灭性能,这些特性赋予了其在保温隔热等领域更加广阔的应用前景。

芳纶纤维对化学发泡聚丙烯泡孔演化过程的影响

采用可视化装置观察芳纶纤维(AF)填充聚丙烯(PP)化学发泡过程,系统地研究了AF含量及纤维改性对化学发泡PP发泡行为的影响。结果表明:在PP发泡过程中,泡孔的不规整度随AF含量的增加而增大,并且泡孔的生长均受到AF的限制,导致泡孔发生形变,同时表现出明显的沿着平行于AF的方向生长的规律;经表面改性的AF能有效抑制泡孔沿纤维表面的迁移生长,在进入泡孔的过程中,泡孔呈现出先变形后恢复的规律。