聚甲醛纤维的一步法制备及其性能研究

采用自制的熔融纺丝一体化设备,使用不同熔融指数的聚甲醛的共混料为原料,通过DSC、TGA等测试以及纺丝工艺过程的分析,得出了最佳的原料配比和熔融纺丝工艺。研究了牵伸倍数对聚甲醛纤维拉伸强度的影响,结果表明:在10倍牵伸下,可以制备出拉伸强度为6.2 cN/dtex的聚甲醛纤维。

二步法制备高强度聚甲醛纤维的工艺及性能研究

首先采用熔融纺丝工艺制备聚甲醛(POM)初生纤维,然后采用二级热箱对初生纤维进行热拉伸及热定型,制备高强度POM纤维;根据POM初生纤维的熔融结晶曲线和等温结晶性能,确定了初生纤维的热拉伸温度;研究了拉伸倍数对纤维力学性能、结晶度和取向度的影响。结果表明:POM初生纤维的热拉伸温度即第一级热箱温度为155℃,热定型温度即第二级热箱温度为120℃;POM纤维的拉伸强度和结晶度随拉伸倍数的增大先增加后降低,初生纤维经9倍拉伸时均达到最大;POM纤维取向度随拉伸倍数的增加而增加,初生纤维经9倍拉伸后趋于稳定;POM初生纤维经9倍拉伸时,所得POM纤维的拉伸强度达到最大值为1.23GPa,断裂伸长率为21.07%。

聚甲醛纤维的染色动力学研究

选用分散染料分散红S-5BL对聚甲醛(POM)纤维和涤纶(PET纤维)进行染色,通过绘制上染速率曲线,计算出分散红染料在纤维上的扩散系数、染色速率常数及半染时间,比较了二者的染色动力学,并探讨了POM纤维结构与其染色性能的关系。结果表明:与PET纤维相比,在相同的染色温度下,POM纤维的扩散系数和染色速率常数较低,半染时间较大,扩散活化能较大;染色温度为80～95℃,POM纤维的上染量明显高于PET纤维,染色温度为100～110℃时,POM纤维和PET纤维的上染量接近;POM纤维的结晶度和取向度均较高,因而分散红染料分子进入POM纤维内部的能阻较大。

纤维化对聚甲醛/聚乳酸共混物热分解和预期寿命的影响

利用熔融共混法制备了聚乳酸(PLA)含量为10%的聚甲醛/聚乳酸(POM/10PLA)共混物,并采用熔融纺丝工艺制备了POM/10PLA纤维。利用热分析仪研究了POM/10PLA共混物及其纤维的热解行为,并采用Flynn&Wall方法和Toop方法分析了POM/10PLA纤维的热解动力学,预测了其寿命。结果表明,纤维化有利于提高POM/10PLA共混物的热稳定性和预期寿命。

利用SSA热分级技术研究共聚甲醛序列结构

连续自成核热退火技术(SSA)可以根据聚合物结晶序列长度进行选择性结晶热分级,选取四种结构组成相似但热稳定性不同的共聚甲醛(CPOM)试样,通过DSC,TG,~1H NMR、HCHO含量(GM值)以及SSA热分析技术研究了CPOM的热稳定性与其结晶序列分布之间的关系。表征结果显示,结晶性能参数主要受共聚单体含量影响;结晶链段分布窄,共聚单体分布更均匀,CPOM的GM值更小,热加工稳定性更好;含有不稳定端基,以及共聚单体分布不均匀会导致GM值偏高;SSA热分级结果与GM值之间有较好的对应关系。

还原氧化石墨烯整理的聚甲醛织物防静电性能

研究还原氧化石墨烯整理聚甲醛织物的防静电性能。将还原氧化石墨烯负载到聚甲醛织物上形成导电层,并在其上包覆PAA-PAM亲水性树脂封膜层。分析了聚甲醛织物、还原氧化石墨烯整理聚甲醛织物和双功能层聚甲醛织物的表面形态、化学结构、热学性能;改变浸轧次数,探讨了还原氧化石墨烯负载量对织物防静电性能的影响,并对比了3种聚甲醛织物20次水洗前后的表面电阻率。结果表明:双功能层聚甲醛织物的表面电阻率为4.37×10^(9)Ω,远低于聚甲醛织物的3.64×10^(13)Ω,并且经过20次水洗后表面电阻率无明显上升。认为:双功能层聚甲醛织物具有良好的防静电性。

聚甲醛纤维的染色性能

表征了聚甲醛纤维的物理性能,包括熔融和裂解温度,结晶度和取向度。将聚甲醛纤维在不同pH值和温度下进行处理,通过电镜观察纤维表面变化并测试断裂强力。采用分散蓝2BLN对聚甲醛纤维研究染色性能,得到其上染速率曲线和染色提升力曲线,分析了染色温度、染色时间、pH值对聚甲醛纤维上染率、K/S值、断裂强力和色牢度的影响,得到适合的染色条件。

人工汗液浸泡处理对聚甲醛纤维性能的影响

将聚甲醛(POM)纤维浸泡在pH值分别为5.5,8.0的人工汗液中,通过改变浸泡温度和浸泡时间,研究人工汗液浸泡处理对POM纤维的甲醛含量、热稳定性能、力学性能和表面形貌的影响。结果表明:随着浸泡时间的延长,POM纤维在人工汗液中浸泡后,萃取出的甲醛含量呈现先缓慢上升后缓慢下降的趋势;随着浸泡温度的提高,POM纤维在人工汗液中浸泡后,萃取出的甲醛含量呈现不断上升的趋势;浸泡温度为40℃时,POM纤维在pH值为5.5,8.0的人工汗液中浸泡60 min后,萃取出的甲醛含量均低于10μg/g;浸泡时间为240 min时,POM纤维在50℃人工汗液中浸泡后萃取出的甲醛含量均低于20μg/g,在65℃人工汗液中浸泡后萃取出的甲醛含量均低于40μg/g;相比pH值为8.0的人工汗液,POM纤维在pH值为5.5的人工汗液中浸泡后萃取出的甲醛含量略低;人工汗液浸泡处理对POM纤维的热稳定性能、力学性能及表面形貌没有明显的影响。

共聚甲醛热稳定性能评价及研究

共聚甲醛的热稳定性是加工、应用过程中十分关注的性能,特别针对汽车、人体接触等方面的应用时,会对相关性能指标提出具体要求。对于不同的需求,共聚甲醛热稳定性的评价方法也不同。通过选取市售典型的共聚甲醛产品以及自制的低挥发性有机化合物(VOC)牌号样品,采用甲醛含量( GM 值)分析、德国汽车制造业质量体系标准275(VDA275)检查方法,对相关样品的热稳定性进行了测试,结合相关测试结果,通过热重分析、核磁、连续自成核退火(SSA)测试,研究了不同测试方法的机理及适用情况。结果表明,共聚甲醛的助剂体系和分子结构是影响其热稳定性的主要因素。

热拉伸工艺对聚甲醛纤维结构与性能的影响

采用自主开发的熔融纺丝设备制备了聚甲醛(POM)初生纤维,将POM初生纤维在130℃下,经热辊或热管在不同拉伸倍数下进行热拉伸制得POM纤维,研究热拉伸工艺对POM纤维结构与性能的影响。结果表明:随着拉伸倍数的增大,POM纤维取向度、结晶度和断裂强度逐渐增大,条干均匀性逐渐得到改善;在相同拉伸倍数(5~7)下,热辊拉伸得到的POM纤维比热管拉伸得到的POM纤维的取向度和结晶度高、强度好,但条干不匀率高;热管拉伸可实现高倍拉伸,最高可拉伸14倍,而热辊拉伸最高可拉伸7倍;热管拉伸14倍时制得的POM纤维力学性能最佳,其断裂强度可达10.76 cN/dtex,断裂伸长率为9.6%;热辊拉伸7倍时,制得的POM纤维力学性能最佳,其断裂强度可达6.92 cN/dtex,断裂伸长率为12.8%。

汽油和乙醇对聚甲醛纤维结构和性能的影响

将聚甲醛(POM)纤维于室温下,在汽油和乙醇中浸泡一定时间,借助万能材料试验机、热失重分析仪、扫描电镜、X射线衍射仪、白度计,研究了汽油和乙醇浸泡对POM纤维的结构与性能的影响。结果表明:POM纤维分别经汽油和乙醇浸泡147d后,其表面光滑,未出现明显的腐蚀现象,色差较小;经汽油和乙醇浸泡的POM纤维的断裂强度和断裂伸长率均随浸泡时间的延长呈下降趋势,分别经汽油和乙醇浸泡147d后的POM纤维的断裂强度保持率分别为90.74%和91.67%,断裂伸长保持率分别为83%和84%;汽油浸泡不影响POM纤维的热稳定性,乙醇浸泡使POM纤维的热稳定性略有降低;汽油和乙醇浸泡均未对POM纤维的晶体结构造成影响。

聚甲醛纤维混凝土抗收缩与抗渗透性研究

通过接触法收缩试验和渗水高度法抗渗试验,研究了混凝土抗收缩性与抗渗透性随聚甲醛纤维掺量和长度变化的影响规律。研究表明:掺加纤维可显著提高混凝土抗收缩性能和抗渗性能,其中纤维掺量低于0.25%、纤维长度15mm时效果最佳。纤维掺量和长度过大,混凝土总孔体积增加,有害孔的数量增加,对混凝土的抗收缩和抗渗性产生不利影响。

聚甲醛纤维水泥砂浆耐紫外老化性能的研究

针对聚甲醛纤维耐紫外老化性较差的特性,研究了随纤维长度和掺量变化聚甲醛纤维水泥砂浆耐紫外老化性能的演变规律。研究表明:紫外老化作用可加快砂浆的水泥水化,提高聚甲醛纤维砂浆的抗折和抗压强度,其中长度为6mm、掺量为0.2%时较高。聚甲醛纤维可减缓砂浆表面因紫外老化产生的收缩开裂,提高砂浆表面的显微硬度,其中纤维掺量为0.1%,长度低于9mm的砂浆显微硬度较高。紫外老化作用对水化早期的聚甲醛纤维水泥砂浆耐磨度的影响较小,可提高水化后期纤维掺量低于0.2%的砂浆耐磨度,而纤维长度超过12mm时耐磨性能有所降低。

聚甲醛纤维增强砂浆的高温力学性能研究

试验针对掺加不同长度、不同掺量聚甲醛纤维(POM)的标准水泥砂浆/粉煤灰水泥砂浆在不同温度(100℃、200℃、400℃、600℃)下的宏观力学性能和微观物相变化进行了测试,目的是研究聚甲醛纤维增强砂浆的抗高温性能。研究表明:甲醛纤维的存在会提高水泥砂浆/粉煤灰水泥砂浆高温(>200℃)的抗折和抗压强度。聚甲醛纤维砂浆高温力学性能与纤维长度、纤维掺量和纤维的分散性能有关。聚甲醛纤维针对粉煤灰水泥砂浆的增强效果要好于标准砂浆,主要原因为外加剂的掺入有效改善了砂浆中纤维的分散性能。

增韧尼龙66的制备及耐低温性能

以乙烯–辛烯共聚物接枝马来酸酐(POE-g-MAH)、纳米TiO2作为改性助剂,通过双螺杆挤出机共混制备增韧尼龙66(PA66),探讨了增韧剂POE-g-MAH含量对增韧PA66力学性能、热性能、耐低温冲击性能的影响。研究结果显示,加入POE-g-MAH后,PA66的韧性、耐低温冲击性能得到提高,且保持了较好的热稳定性。随着增韧剂POE-g-MAH含量的提高,悬臂梁缺口冲击强度和断裂伸长率逐渐增大,拉伸强度、弯曲强度逐渐减小。当POEg-MAH质量分数为15%时,PA66的韧性得到明显改善;当质量分数提高至30%时,增韧PA66悬臂梁缺口冲击强度和断裂伸长率分别是纯PA66的13.1倍和7.1倍,且耐低温冲击性能最优,–50℃下的悬臂梁缺口冲击强度可达16.1kJ/m^2,为纯PA66的7.7倍,此外,增韧PA66具有较好的热稳定性,其失重5%时的温度从纯PA66的381.0℃提高至408.3℃。

热膨胀微胶囊的制备研究

以丙烯腈(AN)、甲基丙烯酸甲酯(MMA)、丙烯酸甲酯(MA)为单体,采用悬浮聚合的方法制备了热膨胀微胶囊。通过热膨胀仪、扫描电子显微镜、热重分析仪等分析方法,考察了单体配比、发泡剂种类、反应压力、异戊烷用量和粒径大小对微胶囊发泡性能的影响。结果表明,当丙烯腈(AN)、甲基丙烯酸甲酯(MMA)、丙烯酸甲酯(MA)的摩尔比为12:4:1时,微胶囊的膨胀性能最佳;异戊烷、正己烷、异辛烷作为发泡剂,所制备微胶囊发泡性能优异;异戊烷作为发泡剂时,需加压反应,当加入量为30%时,膨胀性能最佳。

POM结晶改性技术研究进展

综述了近年来国内外聚甲醛(POM)结晶改性方面的研究与应用进展,阐述了结晶改性的多种方法及其原理,详细介绍了无机成核剂、有机成核剂、金属类成核剂和复合成核剂对POM的结晶动力学参数、结晶度、结晶速率、球晶尺寸等结晶性能和缺口冲击强度、拉伸强度等力学性能的影响,简述了结晶抑制剂、调整加工工艺在结晶改性方面的研究现状。最后对POM结晶改性的研究方向提出了一些建议。

酚醛短切纤维对EPDM绝热材料性能的影响

采用酚醛短切纤维为耐烧蚀填料制备了三元乙丙橡胶(EPDM)绝热材料,探究了酚醛短切纤维长度及含量对EPDM绝热材料耐烧蚀和力学性能的影响。当3 mm酚醛短切纤维的填充量为10份时,酚醛短切纤维填充的EPDM热防护材料综合性能较优,其线烧蚀率为0.098 1 mm/s、拉伸强度为14.6 MPa、断裂伸长率为541%;且扫描电镜观察显示,绝热材料烧蚀后形成的炭层中酚醛短切纤维的形貌保持良好,对炭层起到了较好的骨架支撑作用。

高灼热丝阻燃玻纤增强聚丙烯的研究

采用双螺杆挤出机共混的方法分别制备了氮–磷膨胀型阻燃聚丙烯(PP)、溴–锑阻燃PP、氮–磷–溴–锑复配阻燃PP和氮–磷–溴–锑复配阻燃玻纤(GF)增强PP,通过力学性能测试、垂直燃烧测试、灼热丝燃烧测试、扫描电子显微镜和热重分析研究了阻燃PP的力学性能、阻燃性能和热性能。结果表明,不同阻燃体系阻燃PP的垂直燃烧等级均达到V–0级,灼热丝引燃温度均高于790℃;氮–磷–溴–锑复配阻燃剂的阻燃效果最优,其阻燃PP的灼热丝引燃温度可达850℃以上;添加10%的GF可有效提高氮–磷–溴–锑复配阻燃PP的力学性能,其拉伸强度、悬臂梁缺口冲击强度、弯曲强度和弯曲弹性模量分别为纯PP的1.59倍、1.56倍、1.93倍和1.88倍,同时灼热丝引燃温度仍在850℃以上,残炭率为23.6%。

聚甲醛耐酸腐蚀性能研究

采用溶液浸泡腐蚀法,研究了硫酸、硝酸和盐酸溶液对聚甲醛(POM)材料力学性能、表面形貌和热性能的影响。研究结果表明:POM具有一定的耐酸性,分别在30%硫酸、10%硝酸和10%盐酸溶液中浸泡96、96和288 h,其拉伸强度、弯曲强度和缺口冲击强度等力学性能保持率在90%以上;随着酸性溶液处理时间和酸性溶液浓度的增加,POM的结晶度呈下降趋势,其中硝酸溶液腐蚀对POM结晶度影响最大,盐酸溶液次之;酸性溶液对POM的腐蚀优先从材料表面缺陷处产生;同等质量分数下,硝酸对POM表观形貌和力学性能的劣化影响最大,盐酸则会加剧POM的热失重降解行为。