锆基金属有机骨架材料/活性碳纤维复合材料的制备及其降解性能

为改善活性碳材料在芥子气防护过程中存在的吸附易饱和、处置不当易造成二次污染等问题,制备了一种以活性碳纤维(ACF)为基材的新型降解材料。首先利用抽滤法将纳米锆溶胶沉积到ACF表面,随后采用层层自组装法,以ZrCl 4为金属簇、对苯二甲酸为有机配体,在纤维表面原位生长锆基金属有机骨架材料(Zr-MOF),最终制备出一种对芥子气模拟剂2-氯乙基乙基硫醚(CEES)有较高降解性能的Zr-MOF/ACF复合材料,综合采用扫描电子显微镜、X射线衍射、比表面积及孔结构分析等手段进行表征,并测试了其对CEES的降解性能和力学性能。结果表明:锆溶胶的引入有效提高了Zr-MOF在ACF表面的负载量,从而提升了所得材料对CEES的降解性能,并且力学性能也获得显著提高;综合考虑样品的降解性能、拉伸强度与制备效率,将经锆溶胶处理后进行15次循环处理的样品定为最佳工艺样品,经过24 h反应后,对CEES的降解率为83.08%,断裂强度为0.40 MPa,相比于酸化处理的活性碳纤维毡,复合材料的拉伸强度提升了80.99%。

超高分子量聚乙烯纤维织物/热塑性聚氨酯 复合材料的界面黏结性能

针对超高分子量聚乙烯(UHMWPE)纤维织物与热塑性聚氨酯(TPU)黏结性能差的问题,采用常压介质阻挡放电(DBD)等离子体对UHMWPE纤维织物进行表面处理及复合工艺的调整来提高复合材料界面黏结性能。研究了热压温度及时间和常压DBD等离子体处理电压及次数对纤维结构、纤维表面形貌及化学成分、丝束断裂强力及复合材料剥离强度的影响。结果表明:当热压温度为120℃,热压时间为30 s时,UHMWPE纤维织物与TPU的黏结性能达到最优,剥离强度达到了42.88 N/(25 mm);经过常压DBD等离子体处理后,UHMWPE纤维表面产生明显的刻蚀痕迹,纤维表面含氧极性官能团增加,丝束力学性能及复合材料剥离强度随着处理电压和次数的增加先升高后降低,当处理电压为200 V,处理3次时,丝束断裂强力增加了1.8%,剥离强度提升了30.72%。

铝箔玻璃纤维热防护复合材料黏合工艺研究

研究改性胶黏剂对铝箔玻璃纤维复合材料性能的影响。以纳米二氧化硅改性有机硅树脂为胶黏剂,纳米二氧化硅质量分数分别为2%、4%、6%,测试制备的铝箔玻璃纤维织物复合材料的剥离性能、热防护性能、热稳定性能等。结果表明:有机硅树脂的黏度随着纳米二氧化硅质量分数的增大而增大;当纳米二氧化硅质量分数为2%时,铝箔玻璃纤维织物复合材料剥离性能最好;当纳米二氧化硅质量分数为6%时,复合材料热防护性能最优。认为:综合考虑热防护性能、高温处理前后剥离强度,最优化的二氧化硅质量分数为2%。

氧化硅纳米纤维/芳纶网布复合毡的制备和性能

针对氧化硅纳米纤维成毡困难、强力差、遇水后隔热性下降等问题,以芳纶网布为增强骨架,采用非织造湿法成毡工艺制备高强度的氧化硅纳米纤维/芳纶网布隔热复合毡,成毡后用不同浓度的有机硅溶液进行疏水处理以保持性能的稳定性。通过分析复合毡的形貌和结构,对疏水前后复合毡的耐火性能、疏水性能和隔热性能进行了分析。实验结果表明,采用0.5 w.t%有机硅溶液处理的复合毡导热系数为0.07 W/(m·K),隔热性能和疏水性能优异,在热防护装备中具有良好的应用前景。

磁性颗粒/碳纤维轻质柔软复合材料制备及其吸波性能

为开发兼具电损耗和磁损耗的新型轻质柔软吸波复合材料,采用聚丙烯腈(PAN)基预氧丝毡浸渍金属盐溶液,经高温处理工艺制备了磁性颗粒/碳纤维轻质柔软复合材料。通过弓形法吸波测试、X射线衍射、X射线能谱分析、扫描电子显微镜观察等方法对材料性能进行表征和分析。结果表明:所制备的复合材料由碳纤维和具有磁损耗性能的Fe—Co—Ni、Fe_3O_4、Fe—Ni、Fe—Co等颗粒组成,磁性颗粒沿着纤维轴向均匀分布,电损耗与磁损耗间的协同作用使磁性颗粒/碳纤维复合材料表现出优异的吸波性能。当处理温度为650℃和700℃时,试样电磁波发射损耗小于-5 d B的吸收波段分别为8. 6~18 GHz和10~18 GHz,电磁波反射损耗小于-10 d B的吸收波段分别为13. 9~18 GHz和14~18 GHz。结果表明,过高或过低的处理温度会降低材料电磁波损耗,通过调节处理温度可控制材料的吸波性能。

可逆感温变色非织造材料的制备及性能研究

以非织造材料和感温变色油墨为原料,通过丝网印刷技术制备可逆感温变色非织造材料。测试并分析了丝网印刷前后试样微观形貌和化学结构的变化,讨论了丝网印刷次数对可逆感温变色非织造材料厚度、力学性能、变色性能和皂洗色牢度的影响。采用红蓝复合油墨对非织造材料进行整理,研究人体温度作用下可逆感温变色非织造材料的直观变色效果。结果表明:随着印刷次数的增加,整理后的非织造材料厚度、断裂强力和断裂伸长增加,初始色相加深,完全变色时间延长,皂洗色牢度GS评级提高。人体手指触摸试验结果表明,制备的非织造材料可在3 s内快速变色,具有灵敏的可逆感温变色性能。

弹性导电纤维材料的研究进展

探讨弹性导电纤维及纺织材料的研究进展。以弹性导电纤维为研究对象,从纤维的制备工艺、结构设计和填料选择3个方面分析了弹性导电材料的研究现状,阐述了弹性导电材料在柔性传感、能源收集、智能服装和电子皮肤等领域的应用场景,总结了弹性导电材料的问题并展望其未来发展趋势。认为:弹性导电材料的制备和应用已经取得明显的进展,但是需要在低成本生产、嵌入式电子微型化和扩大感知范围等方面进一步研究。

聚偏氟乙烯纳米纤维的结构调控及其在生物医学领域应用研究进展

为促进聚偏氟乙烯(PVDF)基纳米纤维在生物医学领域的应用,首先阐述了PVDF压电效应产生的关键在于其偶极子的取向排列,进一步以PVDF纳米纤维为研究对象,分析了纳米纤维的偶极子与纤维表面极性电荷的键合作用机制;归纳总结了随机分布型、取向排列型、中空以及图案化PVDF纳米纤维的结构调控;重点讨论了石墨烯、氧化锌、钛酸钡以及碳纳米管等各种掺杂材料对静电纺PVDF复合纳米纤维薄膜压电性能的影响,并详细介绍了其在伤口敷料、药物载体以及组织工程等生物医学领域的应用。研究指出结构调控和添加剂掺杂以及2种方法的组合是提高PVDF压电性能的有效方法,有望进一步拓展PVDF基纳米复合压电材料在生物医学领域中的应用。

织物负载MOFs医用复合材料的研究进展

探讨金属有机框架/织物复合材料应用于生物医学的研究进展。介绍了金属有机框架/织物医用复合材料的复合方法,以及该材料在抗菌、药物缓释、人工肾等领域的应用现状。认为:对金属有机框架/织物复合医用材料的研究已取得了一定成果和进展,但是该复合材料的稳定性和生物毒性以及在实际大规模使用方面仍需要更深入的研究。

碳纤维基磁性吸波复合材料的制备及性能

采用了金属盐浸渍及热处理工艺在碳纤维表面负载磁性颗粒,并与聚氨酯复合制备出吸波性能优异的复合材料。通过XRD、SEM、EDS、热力学分析和弓形架吸波测试等方法对材料性能进行表征和分析。结果表明,制备的碳纤维表面分布着大量含有Fe、Co、Ni等金属元素的软磁颗粒,且磁性颗粒沿着碳纤维轴向均匀分布。制备的吸波复合材料随着负载磁性粒子的碳纤维基磁性材料(CF/Magnetic-particle)含量的变化而表现出不同的吸波性能,当添加量为12 g时电磁波吸收性能最优,电磁波损耗<-10 dB的吸收宽带为7.6 GHz,并在12.7 GHz处出现-36.37 dB的最大损耗;过高或过低的CF/Magnetic-particle添加量会降低试样的电磁波损耗,可以通过调节添加量来控制材料的吸波性能。

基于GEANT4模拟含铋辐射防护材料制备及性能研究

基于GEANT4软件,采用蒙特卡罗方法设计了一种柔性、轻质、无铅的含铋辐射防护面料。建立仿真模型,研究了铋粉质量分数、铋粉粒径对防护材料辐射防护性能的影响,并与实际制备结果进行比较,发现铋元素可以大大提高防护材料的辐射防护效率,当铋粉的质量分数为70.0%、铋粉粒径为1μm、涂层厚度为400μm时,防护面料的辐射防护性能较为优异。

具有三维编织结构碳纤维复合材料管件的能量吸收机理

以碳纤维与环氧树脂通过真空辅助树脂传递成型技术制备得到具有三维四向编织结构的管件物为研究对象,探究了编织角(30°、45°、60°)和编织结构中排纱层数(3、4、5层)对碳纤维复合材料管件在轴向压缩条件下吸能性能的影响。试验结果表明:采用三维编织结构可以阻止在厚度方向上裂纹的扩展;编织角的变化所引起的碳纤维复合材料管件的压缩模式以及能量吸收特性的变化较明显,而编织层数则无明显影响。

抗菌防沾污生物防护材料的制备及其性能

为保护医护人员生命健康安全,研制了一种兼具抗菌和阻隔功能的可重复使用生物防护材料。首先以纳米银(AgNPs)为抗菌剂,热塑性聚氨酯(TPU)为基体,通过静电纺丝技术制备载银TPU纳米纤维膜;然后以聚二甲基硅氧烷(PDMS)为疏水整理剂,涤纶织物为基材,通过等离子体刻蚀—浸轧PDMS—焙烘工艺制备防沾污织物;最后将制备的载银TPU纳米纤维膜与防沾污织物进行点胶复合制备生物防护材料。测试了生物防护材料的抗湿性能、透湿性能、防水性能及过滤性能等。结果表明:经过50次标准洗涤后,防沾污织物的水接触角达到143.1°;纳米银负载量为300 mg/kg的生物防护材料对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌的抑菌率均达到99.99%,且沾湿等级达到5级,水蒸气透过量为2654.8 g/(m^(2)·24 h),断裂强力为450 N左右,静水压为53.6 kPa,过滤效率达到99%以上。

自清洁防水透湿防护面料的制备及性能研究

为发挥防水透湿面料在医用防护服领域的作用,以水为分散剂,聚二甲基硅氧烷为疏水剂,涤纶织物为基材,采用高速剪切均质分散乳化机将聚二甲基硅氧烷均匀分散于去离子水中,采用浸渍⁃等离子体交联工艺制备了超疏水涤纶织物。将其与热塑性聚氨酯纳米纤维膜进行点胶复合制备了防护面料。利用扫描电子显微镜、傅里叶红外光谱仪和X射线衍射仪测试了织物性能。结果表明:当聚二甲基硅氧烷质量浓度为5 g/L时,制备的织物超疏水性能最佳,水接触角达到152.4°,聚二甲基硅氧烷薄膜成功接枝于涤纶表面。该织物经600次洗涤和3000次摩擦循环后,水接触角仍维持在145°以上。认为:制备的复合面料具有优异的防水、透湿、拉伸和过滤性能,可作为自清洁、防水透湿型防护服面料。

医用防护服用非织造材料的研究进展

为推进非织造材料在医用防护材料领域的应用,系统综述了医用防护服用非织造材料的发展及新型非织造防护材料的种类和应用。介绍了纺粘非织造材料、熔喷非织造材料、纺粘-熔喷-纺粘复合非织造材料和闪蒸非织造材料的制备方法与防护特性,然后分别从覆膜非织造材料、复合非织造材料和功能非织造材料3个方面分析新型非织造防护材料的原理及性能特点,重点剖析不同防护材料的结构及其对病毒阻隔性和吸湿透气的影响。阐述了基于智能监测、温湿度调节和自消毒、自清洁智能材料在防护服上的应用,指出医用防护服未来有望向高防护性、高舒适性和智能化发展。

警用防暴盾牌材料的研究

总结警用防暴盾牌的发展概况。介绍了金属防暴盾牌、聚碳酸酯防暴盾牌、复合材料盾牌的发展现状以及防暴盾牌成形工艺。重点总结了5种复合材料防暴盾牌的性能特点。对比了国内外防暴盾牌相关标准的内容。认为:随着技术和材料的进步,防暴盾牌将向着高效、舒适和轻量化方向发展。

纳米纤维材料应用于医用敷料的研究进展

探讨纳米纤维材料应用于医用敷料的研究进展。以静电纺制备的纳米纤维材料为研究对象,从材料种类、功能化改性和制备三个角度分析了纳米纤维材料用于医用敷料的研究背景、制备技术及其应用现状。认为:纳米纤维基医用敷料的制备及相关应用的研究已经获得较多的关注和进展,但是在力学性能及其功能性促愈方面仍需进一步开发和完善。

纳米蒙脱土/PAE/PLA复合材料的制备及性能

聚乳酸(PLA)材料极易脆性断裂,为了提高其韧性,采用片状纳米级蒙脱土颗粒与医用级聚酰胺弹性体(PAE)对PLA进行共混改性.测试并分析了不同混合比例条件下复合材料的力学性能,并通过SEM、DSC对材料的性能进行表征.结果表明:所得到的三元复合材料具有优良的力学性能,其中当纳米蒙脱土含量为2.5%、PAE含量为10%、PLA含量为87.5%时,材料的韧性更好,综合力学性能最佳.纳米蒙脱土及PAE的含量对体系的分散形态均有影响:当纳米蒙脱土含量为2.5%时,其在聚合物中能够均匀分散,含量继续增加时易出现团聚现象;当纳米蒙脱土含量为2.5%、PAE含量为20%时,相与相之间界面较为模糊,形成了一定厚度的界面过渡层.纳米蒙脱土被引入聚合物体系后起到成核作用,提高了PLA的结晶度,从而有利于复合材料力学性能的提高.

PVDF/SiO2复合纳米纤维膜的制备及性能研究

采用静电纺丝技术,以聚偏氟乙烯(PVDF)为原料,掺杂不同质量纳米二氧化硅(SiO2),制备PVDF/SiO2复合纳米纤维膜,研究分析复合纳米纤维膜的形貌、化学结构、晶型转变、拉伸性能和压电性能。结果表明:当PVDF质量分数为10%时,纤维平均直径为(473.97±71.10)nm,纤网成膜良好,微观形貌清晰,PVDF/SiO2复合纳米纤维膜的直径范围为514.96~834.16 nm,且纤维表面有颗粒状凸起;PVDF/SiO2复合纳米纤维膜的拉伸强力随纳米SiO2质量分数增大呈先增大后减小趋势,当纳米SiO2质量分数为0.3%时,强力为(7.94±0.68)N;静电纺丝的电场作用使PVDF由α晶型转变为β晶型,具备压电性能,输出电压值随纳米SiO2质量分数增大先上升后下降,当纳米SiO2质量分数为0.3%时输出电压值最大,可达(2.00±0.11)V。

PVDF基微纳米复合过滤材料的制备及性能研究

为探究微纳米复合材料在过滤领域的应用,以聚偏氟乙烯(PVDF)为原料,N-N二甲基甲酰胺(DMF)和丙酮为混合溶剂,利用静电纺丝在线沉积技术将PVDF纳米纤维膜分别与聚丙烯(PP)纺粘非织造布、PP纱网两种微米级材料复合,制备PVDF基微纳米复合过滤材料,对比分析两种试样的微观形貌、孔隙大小及分布、孔隙率、单位面积质量与厚度、弯曲性能、透气性能及过滤性能。结果表明:与PVDF纳米纤维/PP纱网复合过滤材料相比,PVDF纳米纤维/PP纺粘非织造布复合过滤材料的孔隙分布较为集中为2.5μm^(2)~15.5μm^(2),孔隙率44.2%±2.8%、弯曲刚度7.35mN·cm±0.47mN·cm、透气率358.71mm/s±30.79mm/s、过滤效率82.55%±2.25%,具有较高的过滤性能和广泛的适用范围。