亚麻纤维增强立构聚乳酸复合材料的制备及界面改性

采用熔融共混及注塑成型法制得立构聚乳酸(sc-PLA)及亚麻纤维/立构聚乳酸(Flax/sc-PLA)复合材料,并通过差示扫描量热分析、动态力学分析、热重分析、扫描电镜、维卡软化温度及力学性能测试等方法研究了亚麻纤维增强及偶联剂六亚甲基二异氰酸酯(HMDI)界面改性对Flax/sc-PLA复合材料结构与性能的影响。结果表明:亚麻纤维的加入可有效提高sc-PLA的立构结晶度、耐热性以及力学性能,Flax/sc-PLA复合材料的立构结晶度由17.3%提高到24.9%,维卡软化温度由161.1℃升至195.7℃,拉伸强度也从57.4 MPa提高到62.5 MPa。通过HMDI界面改性可有效改善复合材料的界面相容性,使复合材料的拉伸强度进一步提高到70.4 MPa。此外,HMDI改性还提高了复合材料的热稳定性,其初始降解温度和动态储能模量G'均比未改性复合材料显著提高。

一种新型Carbon Quantum Dots/CdS/Ta_(3)N_(5)S型异质结纤维光催化材料用于高效降解抗生素

近年来随着工业化的深入发展,全球环境污染日益加重,尤其是水体中的抗生素污染,亟需重点关注并采取科学、有效方法予以解决。光催化技术是一种非常有前景的水体治理技术,为解决水体抗生素污染提供了重要途径。该技术实现大规模应用的关键在于开发出高效且稳定的光催化材料。现有的光催化材料的性能主要受制于其弱的太阳能利用率,快速复合的光生载流子以及氧化还原能力弱等问题。研究发现科学设计和构筑碳量子调控S型异质结材料可以有效克服以上问题。相比于单一的S型异质结,该新型异质结体系整合了两者的优势,具有巨大的应用前景。因此,开发新型碳量子调控S型异质结材料,有望实现对抗生素污染水体的快速治理,进一步促进光催化水体修复技术的发展。在本文研究中,我们成功开发了一种新型的碳量子点调控的S型carbon quantum dots/CdS/Ta_(3)N_(5)异质结纤维用于高效去除左氧氟沙星。其对左氧氟沙星去除速率常数为0.0404 min^(-1),比Ta_(3)N_(5),CdS/Ta_(3)N_(5)和CdS分别提高了39.4、2.1和7.2倍。这主要得益于独特1D/0D/0D核壳结构,该异质结构有效促进了碳量子点和S型异质结的协同增效机制。本研究为开发高效Ta_(3)N_(5)基催化体系用于环境治理开辟了一种新的思路。

基于细菌纤维素的导电功能复合材料的制备及用于导电纸

以具有三维纳米纤维网络结构的细菌纤维素(BNC)为支撑基底,碳纳米管(CNT)或聚吡咯(PPy)为填充导电材料,通过原位生物培养复合制备导电功能复合材料,并将其应用于导电纸。采用了静态浅瓶培养、动态水平转鼓培养,以及氧化聚合法制备了多种BNC基导电功能复合材料,并对各导电复合膜的产量、宏观及微观(SEM)形貌、力学性能、结晶度、比表面积、导电性能等进行表征,探究最优的制备方式及反应条件,制备出性能优异的BNC基导电纸。结果表明,水平动态转鼓的发酵方式使得CNT的分布更均匀,动态制备的D-BNC/CNT复合膜的电导率随着CNT的负载量增加而增加,质量浓度为1%(wt)的D-BNC/CNT复合膜的电导率(0.94 S/cm)约为静态制备的S-BNC/CNT(0.015 S/cm)的62倍。氧化聚合法制备的D-BNC/PPy导电复合膜,在浓度为0.4%(wt)时力学性能(杨氏模量为3.65 MPa)与导电性能(电导率为0.14 S/cm)最优。D-BNC/1%(wt)CNT/0.4%(wt)PPy导电纸与市售的导电纸相比,导电性能具有明显的优势(二极管的光亮强度更大),导电率达到2.87 S/cm,并且具有超高的柔韧性。

亚麻纤维/立构聚乳酸复合材料的制备与性能表征

采用等比例聚左旋乳酸(PLLA)/聚右旋乳酸(PDLA)熔融共混和注塑成型制备了立构聚乳酸(sc-PLA)和10%亚麻纤维(Flax)增强的sc-PLA复合材料,通过力学性能测试、差示扫描量热法、扫描电镜、X射线衍射、维卡软化点测试等方法对2种材料的力学性能、结晶性能、断面形貌以及耐热性能进行了比较。结果表明,制得的sc-PLA与10%Flax/sc-PLA复合材料中立构晶体与均聚物晶体并存,亚麻纤维的加入有利于提高材料的结晶度,其sc晶体生成率由66.4%提高到92.7%。与均聚物PLLA相比,sc-PLA的耐热性能虽有所增强,但力学性能还有待提高。加入了10%亚麻之后,复合材料力学性能明显改善,其拉伸强度、拉伸模量以及悬臂梁缺口冲击强度比sc-PLA分别提高了34.1%,49.8%和289.1%。此外,10%Flax/sc-PLA复合材料还具有较好的耐热性能,其维卡软化温度达到了155.6℃,比PLLA提高近92℃。

多巴胺改性对位芳纶浆粕及其增强橡胶复合材料的性能研究

利用多巴胺氧化自聚合可形成一层薄的强黏性复合层的特性,对聚对苯二甲酰对苯二胺(PPTA,对位芳纶)浆粕(AP)表面进行改性修饰,并对改性后的芳纶浆粕进行了X射线光电子能谱、扫描电子显微镜、热失重分析等表征。进一步以丁腈橡胶(NBR)为基体,研究了不同浓度多巴胺浸渍液处理的改性芳纶浆粕及其含量对增强NBR复合材料力学性能的影响。结果表明,聚多巴胺成功附着在AP表面,并在浸渍液质量浓度2.0 g/L、浸渍时间24 h的实验条件下,改性效果最佳。改性芳纶浆粕的热性能与改性前相比稍有所下降,但仍具有良好的热稳定性能。改性后AP与NBR界面黏结性能有所改善,并显著提高了复合材料的力学性能。

PAN基碳纤维原丝的高锰酸钾改性(英文)

本文使用质量浓度为5%的高锰酸钾溶液对PAN基碳纤维原丝进行不同时间的改性,并利用不同的测试手段对经过改性的原丝进行了表征。相比未经改性的原丝,改性原丝具有较低的拉伸强度,在相当于预氧化(稳定化)温度范围的条件下释放的热量较少。这些实验结果表明,高锰酸钾溶液可以将高锰酸根离子引入PAN原丝内部,使其与丙烯腈单元发生反应,从而有利于纤维的氧化的环化反应。此外,本文还讨论了改性时间对原丝性能的影响。

粘胶纤维与Lyocell纤维增强聚乳酸复合材料的性能比较

以聚乳酸(PLA)为基体,分别采用粘胶纤维与Lyocell纤维这2种典型的再生纤维素纤维为增强纤维,通过熔融共混和注塑成型制备了再生纤维素纤维/PLA复合材料,并对这2种复合材料的性能进行了比较研究。结果表明,采用粘胶纤维或Lyocell纤维增强均可有效提高PLA复合材料的结晶度、力学性能和维卡软化温度。粘胶纤维的锯齿形截面有利于其与PLA基体的结合,因此粘胶纤维/PLA复合材料具有略高的冲击强度及拉伸强度。Lyocell纤维增强更有利于复合材料结晶度的提高,使得Lyocell/PLA复合材料具有更高的弹性模量和维卡软化温度。

棉纤维/聚乳酸复合材料的制备与性能研究

采用熔融共混、注塑成型法制备了棉纤维/聚乳酸复合材料,并通过力学性能测试、DSC及SEM等方法分别研究了棉纤维含量对复合材料力学性能、结晶度及界面形态结构的影响,在此基础上进一步探讨了棉纤维长度对复合材料力学性能的影响。结果表明:在实验范围内,随着棉纤维含量的增加,复合材料的结晶度和弯曲模量都逐渐增加,而拉伸强度和冲击强度则呈现先增加后下降的趋势。此外,棉纤维长度对复合材料力学性能也有一定影响。当棉纤维长度为4 mm且含量为20%时,棉纤维在聚乳酸基体中的分布较均匀、结合性能相对较好,所得到的棉纤维/聚乳酸复合材料的综合性能较佳。

氯化铵改性Lyocell纤维的研究——(Ⅰ)NH_4Cl存在下纤维素/NMMO·H_2O纺丝溶液的流变学性质

流变学性质的研究表明,在纤维素中添加少量的改性剂NH4C l,可以显著改变纤维素/NMM O.H2O溶液的流动行为及其粘弹性性质;随着NH4C l量的增加,纤维素/NMM O.H2O溶液的表观黏度和零切黏度也随之增加,动态模量主曲线的交点向低频区移动。对于不同的纤维素体系,NH4C l对其流变学性质的影响程度又有所不同;当NH4C l的加入量为溶液质量的0.5%时,对于D P为818的棉纤维素体系,其NMM O.H2O溶液的动态模量主曲线交点模量最大。

一种潜在的组织工程支架材料——细菌纤维素

纤维素是丰富的天然聚合物,主要分布于植物以及真菌、藻类中。其中,细菌纤维素（Bacterial cellulose,BC）以其独特的超细纤维网络结构、卓越的机械性能、良好的生物相容性和生物可降解性在生物医用领域引起了人们的广泛关注。

Lyocell纤维/立构聚乳酸复合材料的结构与性能

采用Lyocell纤维作为增强纤维,与等比例聚左旋乳酸(PLLA)/聚右旋乳酸(PDLA)熔融共混并通过注塑成型制备了Lyocell纤维/立构聚乳酸(Lyocell/sc-PLA)复合材料,通过DSC、偏光显微镜(POM)、力学性能测试、SEM、维卡软化温度测试等方法,探讨了Lyocell纤维增强对sc-PLA的结构与性能的影响。结果表明:Lyocell/sc-PLA复合材料比sc-PLA的晶体结晶速率更快、球晶尺寸更小,复合材料总结晶度及立构晶体(sc)生成率大幅提高。与sc-PLA相比,Lyocell/sc-PLA复合材料的拉伸强度、杨氏模量及缺口冲击强度分别提高了9.0%、41.2%和47.5%。此外,Lyocell/sc-PLA复合材料的维卡软化温度达到了175.1℃,比sc-PLA提高了106℃,热稳定性显著提高。

氯化铵改性Lyocell纤维的研究——(Ⅱ)氯化铵对Lyocell纤维结构与性能的影响

在纤维素/NMM O.H2O溶解纺丝体系中,氯化铵改性得到的Lyoce ll纤维的结晶结构为纤维素Ⅱ和Ⅲ的混合结晶结构;在相同的纺丝条件下,少量氯化铵存在可以明显改善Lyoce ll纤维的力学性能,对于平均聚合度为818的棉浆纺丝液(纤维素质量分数为9%),加入0.5%的氯化铵(以纺丝液质量为基准)时,得到的Lyoce ll纤维拉伸强度比未加氯化铵时提高约30%。通过研究氯化铵对最终Lyoce ll纤维结构与性能的影响,提出了氯化铵改善Lyoce ll纤维力学性能的机理模型。

氯化铵改性Lyocell纤维的制备及其热处理

研究了不同NH_4Cl含量的纤维素/NMMO·H_2O溶液的流变性能,在此基础上制备了NH_4Cl改性Lyocell初生纤维,并探讨了NH_4Cl添加量及后续热处理对纤维结构与性能的影响。结果发现:随着NH_4Cl添加量的增加,纤维素溶液体系的表观黏度、结构化程度、表观相对分子质量增加而表现相对分子质量分布变窄。结合广角X-射线衍射和双折射分析结果还发现:对Lyocell纤维采用NH_4Cl改性或进一步结合热处理,都可以有效提高纤维的结晶度和取向度,完善最终纤维的聚集态结构。对纤维的性能分析结果表明:在本研究条件下,当NH_4Cl添加量为5%时,经适当条件热处理后,最终得到的Lyocell纤维断裂强度7.21 cN/dtex、初始模量92.6 cN/dtex、干热收缩率小于0.8%,并且蠕变率也有一定的下降。

原纤化Lyocell纤维/聚乳酸复合材料的结构与性能

采用均质分散法制备原纤化Lyocell纤维,探讨了不同初始纤维长度对Lyocell纤维原纤化程度的影响,在此基础上,进一步通过熔融共混和注塑成型制备原纤化Lyocell/聚乳酸(PLA)复合材料,探讨了初始纤维长度对原纤化Lyocell/PLA复合材料结构与性能的影响。结果表明,相同处理条件下,纤维初始长度越长,Lyocell纤维原纤化程度越低。Lyocell纤维原纤化能改善纤维与基体的界面结合,从而进一步提高复合材料的力学性能。初始纤维长度对原纤化Lyocell/PLA复合材料的拉伸性能无显著影响,而初始长度为4 mm的原纤化Lyocell/PLA复合材料的缺口冲击强度最大,比未原纤化复合材料提高19.0%。此外,Lyocell原纤化后还可进一步提高复合材料的维卡软化温度,当纤维初始长度为10 mm时,原纤化Lyocell/PLA复合材料的维卡软化温度最高,达到161.4℃。

纳米纤维素晶体改性聚乳酸的制备及性能研究

采用溶液浇注法制备了纳米纤维素晶体(NCC)/聚乳酸(PLA)纳米复合材料,系统研究了NCC对PLA结晶性能、力学性能以及耐热性能的影响。采用傅立叶红外光谱(FTIR)、X射线衍射(XRD)、差示扫描量热法(DSC)、热失重分析、扫描电子显微镜(SEM)和力学性能测试等手段对复合材料进行了结构表征和性能测试。结果表明,NCC能够促进PLA成核,提高其结晶度;NCC作为增强材料,能够提高聚乳酸的拉伸强度。当NCC的添加量为2%时,复合材料的结晶度高达33.86%,与纯PLA相比,提高了18.1%;其拉伸强度高达53.99 MPa,比纯PLA提高了34.57%,但断裂伸长率稍有下降。此外,添加NCC到PLA中会使材料的热稳定性稍有下降。

氧化石墨烯改性聚乙烯醇纤维的制备及性能研究

采用凝胶纺丝制备了氧化石墨烯(GO)改性的高强聚乙烯醇(PVA)纤维,研究了GO的含量、纺丝工艺对GO-PVA纤维性能的影响。通过红外光谱、热失重和热失重速率、差示扫描分析、X射线衍射等方法对GO-PVA纤维的结构与性能进行了研究。结果表明:GO-PVA纤维具有更好的拉伸性能,当GO质量分数在0.1%的时候,GO-PVA纤维具有最好的拉伸性能,其最大拉伸倍数、强度和模量分别为41倍、15.6 c N/dtex和185 c N/dtex,比纯PVA纤维提高了36.7%、16.4%和79.6%。

聚丙烯腈与改性酶解木质素共混纤维的制备与性能

以丙烯腈(AN)为共聚单体,对酶解木质素(EHL)进行接枝共聚改性,得到了改性酶解木质素(PAN-g-EHL),随后将PAN-g-EHL与聚丙烯腈(PAN)共混制备出PAN/PAN-g-EHL共混纤维。对纤维样品进行了结构与性能表征,并与纯PAN纤维和PAN/EHL共混纤维进行对比。结果表明,聚丙烯腈成功接枝到酶解木质素上,PAN/PAN-g-EHL共混纤维在升温过程中,其放热峰形变宽变弱,放热焓下降。PAN/PAN-g-EHL共混纤维的力学性能与纯PAN纤维相差不大,相容性得到较大改善,吸湿性也得到明显提高。而PAN/EHL共混纤维的力学性能较纯PAN纤维有明显下降,二者之间相容性较差,纤维存在大量的孔洞缺陷。

碳纤维复合材料孔隙分布及形貌分析研究

通过改变固化工艺制备了含孔隙的碳纤维复合材料试样,采用超声检测对试样进行了初步的孔隙检测与筛选,采用金相显微法对典型区域的孔隙率、孔隙分布和形貌特征进行统计。实验结果表明,固化压力不足和袋内真空不合适会引起复合材料内部孔隙的产生,且孔隙的分布存在必然性和随机性,孔隙形貌与孔隙率存在一定的联系。

氢氧化镍／活性碳纤维复合电极材料制备及性能研究

采用六水合硝酸镍为镍源,通过一步水热法制备了Ni(OH)_2/活性碳纤维(ACF)复合材料,并对材料的结构和电化学性能进行研究。结果表明:Ni(OH)_2主要以纳米片结构生长在ACF表面,当金属离子Ni^(2+)浓度为10 mmol/L时,纳米片在ACF表面形貌规整、分散均匀,厚度约为20 nm,且纳米片之间具有丰富的孔隙结构;复合材料其相对ACF(1043 m^2/g)具有更高的比表面积,达到了1352 m^2/g;电化学性能测试表明:复合材料在电流密度0.5 A/g时的比电容高达905 F/g,在电流密度5 A/g时的比电容仍有630 F/g,通过循环充放电1000次,其比电容保持率仍有85.7%,表明复合材料具有较好的倍率性和循环稳定性。

木质素/聚乳酸复合材料的结构与性能

通过熔融共混和注塑成型制备了木质素/聚乳酸复合材料,并通过差示扫描量热分析、力学性能测试、维卡软化点温度测定、扫描电镜、吸水率测试等方法研究了木质素含量对复合材料的结构与性能的影响。结果表明,木质素/聚乳酸复合材料的结晶度随着木质素含量的提高先减小后增大。随着木质素含量的增加,复合材料的拉伸强度降低,冲击强度呈现先增大后减小的趋势,弹性模量则不断增大。当木质素含量为5%~10%时,复合材料的综合力学性能相对较好。少量木质素的加入有助于提高木质素/聚乳酸复合材料的维卡软化温度。随木质素含量的提高,复合材料的初始接触角增大,即亲水性下降。但浸泡后复合材料的吸水率却随木质素含量提高呈现上升的趋势,即吸水性能提高。