纳米纤维素/聚酰亚胺气凝胶制备与性能研究

纳米纤维素气凝胶由于其良好的生物相容性、可再生性、可降解性以及较高的孔隙率等优异性能,在建筑隔热领域有着十分广阔的应用前景。为了更好地提升纳米纤维素气凝胶的保温隔热性能和力学性能,引入聚酰亚胺,制备了一种具有规则孔隙结构的复合纳米纤维素气凝胶。通过SEM、导热系数测试仪、红外成像仪等测试方法对其结构和性能进行表征。结果表明,当CNF∶PI的质量比为1∶1时,复合气凝胶的结构规则,孔径较小,在15~18μm左右,密度低至0.0413 g/cm^(3),压缩强度可达0.33 MPa,导热系数低至0.03159 W/(m·K),具有最优异的综合性能。

前驱体浓度对交联纤维素气凝胶性能的影响

为改善纤维素气凝胶的力学性能,采用甲基三甲氧基硅烷(MTMS)对以纤维素纳米纤维(CNF)为骨架的气凝胶进行交联改性,研究CNF前驱体浓度和MTMS/CNF比例对交联气凝胶性能的影响。结果表明:MTMS与CNF形成了稳定的交联结构;交联后纤维素气凝胶具有良好的疏水性,压缩强度和弹性回复率均显著提升,弹性回复率可达99%左右,并能够承受远大于自身重量的载荷;此外,随着CNF前驱体浓度的增大,交联气凝胶抵抗变形的能力增强;且当气凝胶中MTMS与CNF比例增大为2 ∶1时,在相同前驱体浓度下交联气凝胶抵抗变形的能力进一步提高。

防静电多组分保暖絮片的制备与性能

针对传统化纤絮片防寒效果差、容易产生静电的问题,基于多组分组合理念,以导电纤维、中空涤纶、超细涤纶、热熔涤纶为材料,采用热风黏合工艺制备出防静电多组分保暖絮片,并对其面密度、厚度、透气性、压缩性、保暖性和防静电性进行测试,详细分析了导电纤维含量对絮片性能的影响。结果显示,相同面密度条件下,随着导电纤维含量的增加,防静电絮片的厚度、蓬松性和保暖性均呈现先升后降的趋势,透气性和防静电性能增大。综合考虑絮片的表观形态、通透性、压缩回弹性、保暖性和防静电性能,得出絮片5#即当导电纤维含量为2%时制备的絮片综合效果最优,其厚度为19.12 mm,蓬松度为128.4 cm^(3)/g,压缩回弹率为91.6%,透气率为1 366 mm/s,克罗值为4.06 clo,带电电荷量为0.05μC/件。

疏水纳米纤维素气凝胶的制备及保温隔热性能

针对废旧纯棉织物再利用率较低的问题,以废旧纯棉织物为原料制备纳米纤维素气凝胶,并分别采用甲基三甲氧基硅烷(MTMS)和三甲基氯硅烷(TMCS)为改性剂对气凝胶进行疏水改性。采用扫描电子显微镜红外光谱仪热重分析仪、表面接触角测试仪以及导热系数测试仪研究了疏水改性剂种类和添加量对气凝胶结构和性能的影响。结果显示,采用MTMS为改性剂制备的疏水纳米纤维素气凝胶的结构和性能优于TMCS。综合考虑MTMS添加量对气凝胶结构、疏水性、热稳定性和保温隔热性的影响,得出MTMS与CNF的最佳质量比为2:1,此时疏水气凝胶的结构比较平整均匀,疏水性、热稳定性分别增加了1.22倍和1.43倍,导热系数降低了12.3%。

混合鸭绒多组分保暖絮片的制备及性能

针对传统防寒纺织品厚重臃肿、防寒效果差的问题,基于多组分组合理念,以鸭绒、中空涤纶、热熔涤纶为材料,采用热风黏合工艺制备出一种混合鸭绒多组分保暖絮片。采用织物厚度仪、电子天平、织物风格仪、平板式织物保温仪、纺织品热阻湿阻测试仪测试了混合拒水鸭绒絮片和混合普通鸭绒絮片性能的差异。结果显示:相同单位面积质量下,混合拒水鸭绒絮片的压缩回弹性、蓬松性均优于混合普通鸭绒絮片;当单位面积质量较低时,两种混合鸭绒絮片的保暖性差别不大;当单位面积质量≥100 g/m^(2)时,混合拒水鸭绒絮片的热阻和克罗值明显高于混合普通鸭绒保暖絮片,并且两者的差距随着单位面积质量的增加而加大。综合而言,与普通鸭绒相比,拒水鸭绒是一种更优的保温隔热材料。