阶梯型对接层合板复合材料力学性能的试验研究

为了确定采用2D机织物叠层方式制备复杂曲面结构复合材料制件过程中的增强织物对接缝间隔长度与其拉伸、弯曲性能的关系,基于对称铺层顺序[0°/0°/+45°/90°/-45°/90°]S,制备了连续铺层和对接间隔长度分别为4,8,12mm的四种环氧树脂基玻璃纤维2D机织物叠层结构RTM复合材料层合板试件,测定了2D玻璃纤维机织物层合板复合材料的拉伸和弯曲强度。试验结果表明,连续铺层的抗拉强度大约为357MPa,与对接铺层相比,其强度要高出35%左右,当对接间隔长度大于8mm时,拉伸应力不再随对接间隔长度的增加而变大,其拉伸强度基本保持在220MPa左右。另外,对接铺层的试验试件基本都在接口处断裂,这是由对接缝处应力集中造成的。由此实验结果可为复杂曲面结构复合材料提供一定的数据参考,使材料性能达到最优设计。

PAN-PVDF复合增强静电纺锂离子电池隔膜

静电纺丝纳米纤维膜作为锂离子电池隔膜使用时具有优良的性能,但是由于纤维间抱合力较小,强度较低,其应用受到了极大限制。通过耐高温相PAN与低熔点相PVDF两种聚合物混纺,并经过适当的热压后处理,使PVDF部分熔融形成点粘结,制备PAN-PVDF复合纳米纤维膜,并测试其相关性能。发现在保留静电纺膜优良性能的前提下,其强度相对处理前提高了近10倍,并表现出良好的电化学性能:室温下离子电导率达到1.32×10-3S/cm,聚合物电解质分解电压高达5.24 V,界面阻抗仅为45Ω,0.2 C首次放电比容量高达152 m Ah/g,综合性能远优于美国CELGARD2400。

PI/PE/PI纳米纤维基复合锂电隔膜的开发

选用热稳定性好、介电性能优良的聚酰亚胺(PI)聚合物,采用静电纺丝技术制备PI纳米纤维膜,改性后再与改性PE商业隔膜复合,制备PI/PE/PI复合隔膜,用于锂离子电池隔膜。测试结果表明,复合膜相对于商业隔膜在热安全性、电化学性能方面优于商业PP/PE/PP三层隔膜,兼具低温热闭孔性和高温热暴走性能,机械性能完全满足锂电隔膜的要求,具有良好的应用前景。

规模化取向静电纺丝技术的现状与展望

静电纺丝技术作为目前连续制备聚合物纳米纤维的最有效方法,由于存在静电排斥,因而导致产业化困难、所纺纤维无序排列等问题,应用受限.本文对于规模化及取向静电纺丝技术的研究进展进行了概述:实现规模化的主要途径有采用无针头喷丝装置、采用改变针头排列形式或机械横动方法、改变多针头的加电压方式等途径;实现取向的主要途径是改变目标电极的形式从而改变空间电场,并在此基础上进一步提出了新的研究思路.

开放式局部热阻测试系统的实现

针对目前适用于单段暖体假人局部热阻测试系统较少的问题,结合康奈尔大学的单段暖体假人(Walter出汗暖体假人)系统,设计搭建了开放式局部热阻测试系统并进行了局部热舒适性研究。采用该系统对Walter出汗暖体假人的裸态和穿M号全棉衬衣和休闲裤、穿大孔M号全棉短袖衫和休闲裤、穿小孔M号全棉短袖衫和休闲裤、穿全棉T恤和休闲裤等4种着装状态下共5种情况进行了整体热流密度、局部热流密度和服装热阻3项测试。结果表明,开放式局部热阻测试系统可准确表示穿着不同服装条件下假人的局部热流密度数值,其整体热流密度误差不超过4.6 W/m2,热阻误差不超过3.1%。

基于电容传感器的醋酸纤维含油率检测

为低成本在线检测醋酸纤维含油率,设计了醋酸纤维含油率在线测试实验装置,利用2个电容传感器(0号传感器和1号传感器)分别检测上油前后的醋酸纤维丝束,再根据2个传感器的输出电压差值计算纤维含油率。试验分2步进行:第1步为标定传感器;第2步为通过改变上油辊的转速改变醋酸纤维丝束所含的乳液量,并测试传感器输出电压的变化。结果表明:电容传感器的输出电压与无油纤维丝束的线密度成正比;对于一定浓度的乳液,1号电容传感器的输出电压与丝束携带的乳液量正相关。建立了含油率与2个电容传感器输出电压之间的二次函数关系式,应用该式估算的醋酸纤维含油率与烘干称重法得到的纤维含油率之差小于5.2%。

多针头静电纺丝过程中场强的改善

多针头静电纺丝技术被认为是提高纳米纤维产量的有效方法,但是实际生产中针头的场强分布出现严重"边缘效应(End effect)",场强控制存在困难。通过采用COMSOL Multiphysics多物理场有限元模拟软件对多针头静电纺丝过程中场强的分布及大小进行模拟研究,提出了加不等电压和不等针长的措施对多针头静电纺场强的大小及均匀度实施改进,探索最佳改进工艺,并通过有限元模拟对上述方案进行评价。旨在通过对场强大小及均匀性的控制来降低纺丝过程中存在的不稳定现象,均衡场强,从而提高纺丝效率,攻克制约多针头静电纺丝的规模化生产的瓶颈。

静电纺丝中电荷不平衡状态及临界电压的变化

通过测试聚乙烯醇(PVA)溶液静电纺丝过程中的剩余溶液离子电导率和表面张力的变化,研究了静电纺丝过程中溶液带电性质和表面张力的变化规律,揭示了引起临界电压变化的原因。结果表明:Taylor临界压力降与纺针直径、长度、溶液的表面张力及接收距离相关外,还受临界电压及溶液的介电常数、离子电导率等带电性质的影响;静电纺丝射流形式与电源极性及电场方向无关;静电纺丝过程中的剩余溶液的带电性质是不断变化的,随着静电纺丝的进行,剩余溶液将出现电荷不平衡状态,而去除强电场后,剩余溶液将恢复电荷平衡状态。

规模化静电纺丝过程中场强的改善研究

多针头静电纺丝技术被认为是提高纳米纤维产量的有效方法,但是实际生产中针头的场强分布会出现严重"边缘效应(End effect)",场强均匀性控制存在困难,影响了纺丝产量的提高和静电纺丝技术的工业化实施。通过采用COMSOL Multiphysics多物理场有限元模拟软件对多针头静电纺丝过程中场强的分布及大小进行模拟研究,提出了一种在纺针周围加金属套管的屏蔽措施对多针头静电纺场强的大小及均匀度实施改进,并通过有限元软件对上述解决措施进行仿真和评价。结果表明,在最佳工艺参数下,场强大小及分布均匀性可得到有效控制和改善,从而减轻或消除规模化静电纺丝过程中场强不均衡现象、提高纺丝场强,达到提高纺丝效率和产量、降低生产成本、提高生产利润的目的。

非溶液接触式静电纺原理

通过自行设计的逆向电场静电纺丝装置和非溶液接触式静电纺丝装置,进行了一系列静电纺丝实验,并采用ANSYS有限元分析软件对前述静电纺丝装置的场强分布进行了模拟与分析,分别从理论和实践上论证了非溶液接触式静电纺丝技术的可行性.研究结果表明:采用此种非溶液接触式静电纺丝技术,同样可以得到纳微米纤维,且直径分布均匀,无溶剂残留,纤维形貌与传统静电纺丝技术基本一致,且安全性极佳,可望用来实现纳米纤维的工业化生产.

不完全齿轮横动机构对静电纺丝膜均匀性的改善作用

针对多针头式静电纺丝产品横向均匀度较差的缺点,提出一种基于不完全齿轮齿条机构的新型线性模组结构。该结构能够实现往复式线性运动,可实现纺丝头的连续匀速横动,运行平稳,简单可靠,且不需要控制系统。机构由1个主动不完全齿轮和1个从动双侧齿条框组成,由于齿轮齿条传动具有恒定传动比的特性,使得主动不完全齿轮的连续单向转动转化成从动双侧齿条框的匀速往复直线运动。这种机构应用于多针头静电纺丝的实验结果论证了其功能性、有效性和可靠性,可使静电纺丝膜的横向均匀度从32.2%降低到2.7%,纵横向强力比也由2.15下降为1.03。

玻璃纤维织物的自动几何建模研究

织物的组织结构与其性能有很大的关系。通过设计并织造了四种不同组织(二维方平组织、3/1斜纹组织、双层斜纹组织,以及三维角连锁组织)、不同厚度的玻璃纤维织物,并对它们的几何形态进行模拟。结果表明,根据纱线的物理结构参数和织物的实际照片创建织物几何模型可行,且模型能够反映纱线的空间结构。

不同直径改性PAN纳米纤维膜与Fe^(3+)的配位反应及其配合物对有机染料降解的催化性能

使用静电纺丝技术和偕胺肟反应制备了三种不同直径的改性聚丙烯腈(PAN)纳米纤维膜,然后将它们作为配体分别与Fe3+进行配位反应制备改性PAN纳米纤维膜铁配合物,重点研究了三种改性PAN纳米纤维膜与Fe3+配位反应的动力学特性及其温度和Fe3+初始浓度的影响.最后将其作为非均相Fenton反应催化剂应用于染料降解反应中,考察了改性PAN纳米纤维膜直径对其催化活性的影响.结果表明,在所涉及的温度和浓度范围内,改性PAN纳米纤维膜与Fe3+之间配位反应不仅符合Langmuir和Freundlich吸附等温式,而且可理想地使用Lagergren准二级动力学方程进行描述,反应速率常数随着Fe3+初始浓度的增加而逐渐降低.在相同反应条件下,较小直径的纤维膜更容易与Fe3+发生配位反应,且反应速率常数和Fe3+配合量均随着纤维直径的降低而增大.不同直径改性PAN纳米纤维膜铁配合物在暗态条件下对染料的氧化降解反应表现出很好的催化活性,且在辐射光下其催化活性得到加强.改性PAN纳米纤维膜铁配合物的催化作用受到纤维直径的显著影响,由中等直径纳米纤维构成的配合物表现出最高的催化活性.

着装人体局部热舒适性研究与发展现状

为进一步丰富和发展着装人体局部热舒适性的研究方法及手段,文章通过回顾服装热舒适性研究的发展历程,阐述了服装局部热传递的机理,从物理学、生理学和心理学角度出发,综述了着装人体局部热舒适性常见的主、客观评价方法,并详细论述了人体、服装、外界环境和衣下空气层这四大因素对着装人体局部热舒适性的影响情况,最后提出了修正局部动态热阻公式将有利于完善着装人体局部热舒适性的评价,增加对衣下非均匀空气层的研究对着装人体局部热舒适性具有重要意义,研制适用于局部热舒适性测试的新型服装微气候仪将会具有良好的发展前景。

丝素蛋白-聚乙烯醇共混改性电纺膜的制备

采用静电纺丝技术,以特殊设计的金属丝螺旋盘绕滚筒作为接收装置,制备了具有一定取向的丝素蛋白(SF)-聚乙烯醇(PVA)共混纳米纤维材料。利用扫描电子显微镜(SEM)对纤维形貌进行观察,并通过Image-Pro Plus软件对纤维细度进行测试,探讨了SF与PVA的配比以及纺丝电压、接收距离等静电纺丝参数对所得纳米纤维形貌、细度及其分布的影响。结果表明:将质量浓度为25 kg/L的SF与质量分数为8%的PVA以质量比15∶3.2共混,并采用20 kV的纺丝电压和13 cm的接收距离静电纺时,所得纳米纤维的平均直径约为238 nm,且直径分布较为均匀。采用该法制得的纳米纤维材料具有一定的纤维取向,有利于细胞生长,可应用于生物医药领域。

织物热传递的数值模拟研究进展

文章介绍了织物数学模型的建立方法、热传递的基本理论,评述了近年来织物热传递数值模拟的研究进展,明确提出织物三维结构热传递的模型研究是今后织物热传递数值模拟的发展趋势。

生物质功能整理剂的研究进展

传统的功能整理剂都是通过有机合成技术制备得到的,部分会对人体构成潜在的伤害,因此开发生态保健的生物质功能整理剂具有重要的的意义。生物质功能整理剂是从生物体中提取获得的,因此具有绿色安全、生态环保以及可生物降解等众多优势。对生物质功能整理剂在纺织染整行业中的应用进行了综述,并对将来的发展趋势进行了展望。

增强复合静电纺纳米纤维膜

静电纺丝纳米纤维膜具有孔隙率高、孔径小、透气性好等优良性能。但由于纤维太细,且纤维间没有有效的粘结,其强度较低,严重限制了它的应用。本文采用高/低熔点热熔性的两种高聚物进行混合静电纺丝,制备了聚丙烯腈/聚偏氟乙烯-六氟丙烯(PAN/PVDF-HFP)、聚偏氟乙烯/聚偏氟乙烯-六氟丙烯(PVDF/PVDF-HFP)复合纳米纤维膜,并通过110℃、3MPa、5min的热压后处理,使PVDF-HFP部分熔融,制得具有点粘结的增强复合纳米纤维膜。测试结果显示,较处理前,增强PAN/PVDF-HFP、PVDF/PVDF-HFP复合纳米纤维膜的拉伸断裂强度分别提高了923.1%和665.7%,达到17.8MPa和26.9MPa,且同时保留了优良的孔隙率与透气性能。

离子浓度对电纺纤维沉积形态及表面形貌的影响

通过采用传统电纺丝装置(接收板接地或连接负压电源)、逆向电场及非接触式电纺丝装置等4种不同的电纺丝装置,在相同电压、接收距离、纺针直径、温湿度条件下,对20%的聚乙烯醇溶液进行电纺丝实验,观察不同装置中制得的纤维的沉积形态与形貌.还采用ANSYS有限元模拟对电纺丝装置的场强分布进行分析,并引入电化学理论解释了采用不同电纺装置时离子浓度的不同对所得电纺纤维形貌的影响,分析了产生差异的原因.