石墨烯复合纤维与纺织品的功能

阐述了石墨烯纤维素复合纤维的功能性研究,包括力学性能、防紫外线性能、抗静电性能及阻燃性能等。研究了石墨烯对锦纶纤维的改性以及石墨烯功能性纺织品,包括石墨烯复合紫外防护织物、聚苯胺氧化石墨烯功能织物以及聚乙烯醇/石墨烯复合织物。最后,对功能石墨烯复合纤维与纺织品的应用及发展进行了展望。

石墨烯复合纤维与纺织品的功能整理研究进展

阐述了石墨烯纤维素复合纤维的功能性研究,包括力学性能的增强、防紫外线性能提高、抗静电增强及阻燃方面的性能;石墨烯对锦纶纤维改性研究以及石墨烯功能性纺织品的研究,包括石墨烯复合紫外防护织物、聚苯胺氧化石墨烯功能织物以及聚乙烯醇/石墨烯复合织物。最后对功能石墨烯复合纤维与纺织品的应用及发展进行了展望。

有机-无机纳米复合体系在纺织品整理中的应用

对有机-无机纳米复合材料的制备方法进行综述,重点介绍了直接分散法、溶胶-凝胶法、两相聚合法、原位生成法、分子自组装法、超声化学法和γ-射线辐射法等在纺织品整理方面的优势和研究进展.同时,对有机-无机纳米复合材料用于纺织品整理时不同处理方法的基本原理进行分析,对研究趋势进行展望,认为功能稳定、短流程、多功能化、操作简单和环保性能是未来纺织品整理研究的方向.

远红外纺织品及新型石墨烯远红外功能纺织品的研究进展

介绍了远红外纺织品研发原理、功能与应用、加工方法以及新型石墨烯远红外纺织品的种类及其发展现状,展望了远红外纺织品的前景。新型石墨烯远红外功能纺织品集远红外发射、防静电、抗紫外、抗菌和电热等服用性能于一体,具有优异的保暖、保健、理疗的功效,在功能纺织品领域具有广阔的发展和应用前景。

部分石墨烯复合纤维与制品的研发

为探究石墨烯在功能纤维及纺织品的多元应用,通过本课题组对石墨烯复合纤维及制品研发的总结,介绍了多元功能石墨烯复合纤维的制备与功能性研究,进一步明确复合纤维力学增强、阻燃、热稳定性、防紫外线、远红外发射等特性,以及耐日晒抗老化石墨烯锦纶长丝优良的机械性能;在多元功能石墨烯纺织品方面,进行了石墨烯紫外线防护织物、氧化石墨烯/壳聚糖复合导电织物、石墨烯复合远红外功能纺织品、氧化石墨烯/海藻酸钠复合膜和纳米二氧化锰/石墨烯改性织物的研发及其功能性能研究。石墨烯复合纤维及制品在远红外功能纺织品、个体防护及智能纺织品领域具有广阔的应用前景。

柔性智能聚苯胺/聚氨酯导电纳米纤维的制备及性能

利用静电纺丝技术制备聚氨酯(PU)纳米纤维,采用原位聚合法在纤维表面聚合导电聚合物聚苯胺(PANI),得到具有优良导电性能的柔性PU/PANI复合纳米导电纤维。通过扫描电镜观察到表面均匀包覆聚苯胺的复合纳米纤维;红外光谱结果证明在聚氨酯纳米纤维表面成功合成了聚苯胺。通过实验可知,聚苯胺最佳聚合工艺为苯胺单体浓度为1.3 mol/L、聚合时间为120 min。导电性能测试发现,PU/PANI复合纳米纤维导电性能优良,电导率可达7.6×10-1S/cm,经聚合后力学性能较为稳定。将PU/PANI导电纳米纤维制成简易柔性传感器件,探究发现PU/PANI导电纳米纤维具有柔性应变电学性质,且反应灵敏。

壳聚糖/聚乙烯醇复合纳米导电纤维的制备及性能表征

以壳聚糖(CS)、聚乙烯醇(PVA)和纳米石墨粉(G)为原料,利用静电纺丝技术分别制备了壳聚糖/聚乙烯醇共混纳米纤维及壳聚糖/聚乙烯醇/纳米石墨粉复合纳米纤维,采用原位聚合法在纤维表面聚合导电聚合物聚苯胺,得到具有优良导电性能的聚合CS/PVA和聚合CS/PVA/G复合纳米纤维。通过扫描镜、X射线衍射、红外光谱等测试手段对纤维的形貌和结构进行表征。结果表明,聚苯胺均匀包覆在经原位聚合的复合纳米纤维表面,提高了纤维的导电性能,纳米石墨粉与聚苯胺形成插入化合物进一步提高了纤维的导电性能。

氧化石墨烯-壳聚糖纤维制备及其对染料吸附性能

选取壳聚糖和聚乙烯醇与氧化石墨烯共混复合,通过湿法纺丝工艺技术,制备不同氧化石墨烯含量的氧化石墨烯-壳聚糖复合纤维。利用扫描电镜和红外光谱表征了复合纤维的微观结构和化学组成,结果表明:复合纤维成形较好,氧化石墨烯与壳聚糖之间形成了稳定的氢键。通过染料吸附试验可知:氧化石墨烯可明显提高复合纤维对染料的吸附能力,当氧化石墨烯质量分数为1%时,吸附效果最理想,吸附量可达407 mg/g,有望用于印染废水的综合处理。

静电纺丝纳米纤维的应用与发展

超大比表面积、超大长径比和高孔隙率三大优势使得静电纺丝纳米纤维具备传统纤维材料无法比拟的高性能。结合以上优势,主要介绍了纳米纤维在过滤、吸附、生物医学、防护纺织品、传感器、电池、晶体管、光电子、离子交换、膜蒸馏等领域的应用研究进展,并指出纳米纤维未来的发展方向。

石墨烯纤维素复合纤维制备及导电导热性能研究

介绍纤维素浆粕的溶解工艺以及石墨烯与再生纤维素复合纤维的制备工艺,并对石墨烯的含量对复合纤维的性能影响进行分析。结果表明:随着石墨烯含量的增加,复合纤维表面的褶皱增多,说明更多量的石墨烯与纤维素纤维复合。随着石墨烯含量增加,复合纤维的机械性能呈现先增加后降低的趋势;导电性增加,最终趋于稳定;导热性能随着石墨烯含量的增加而增加。认为:石墨烯纤维素复合纤维具有良好的导电、导热性能,提高了普通纤维素纤维的附加值,使其在功能性防护纺织品领域具有较好的应用前景。

聚氨酯对聚偏氟乙烯纤维的影响

研究新型纤维的制备方法及其阻燃机械性能分析。以N,N-二甲基甲酰胺(DMF)为溶剂配置聚偏氟乙烯(PVDF)以及聚氨酯(PU)纺丝溶液,根据不同配比混合成均匀的PVDF/PU纺丝液,经过小批量湿法纺丝机纺出纤维并研究其性能。通过扫描电子显微镜和傅里叶红外分析光谱表征分析纤维的表观形态和内部结构;通过X射线衍射分析其衍射图谱分析分子结构;通过锥形量热仪及极限氧指数测试仪表征其燃烧性能。结果表明:复合纤维的极限氧指数随着聚氨酯的加入而减少,但断裂强力和断裂伸长率有所增加。此研究对新型复合纤维的开发具有重要意义。

弹性聚氨酯/聚苯胺复合纳米导电纤维的制备及表征

利用静电纺丝技术制备聚氨酯纳米纤维,采用原位聚合法在纤维表面聚合导电聚合物聚苯胺,得到具有优良导电性能的PU/PANI复合纳米导电纤维。利用扫描电镜(SEM)和红外光谱(FTIR)表征了PU/PANI复合纳米纤维的微观结构和化学组成,结果证明在聚氨酯纳米纤维表面成功合成了聚苯胺,并观察到聚苯胺均匀地包覆在聚氨酯纳米纤维的表面,PU/PANI复合纳米纤维呈现明显的皮芯结构。通过导电性能测试发现,PU/PANI复合纳米纤维电导率可达到4.34×10-1S/cm,导电性能优良。制得的复合纳米纤维网络的电导率相比普通纤维复合材料大幅提高,有望应用于微电子、传感器和抗静电领域。

阻燃纤维素织物的热防护性能数值预测

阻燃纤维素织物被视为应对紧急火灾和易燃气体泄漏等险情的热防护服的重要组成材料。它不仅可以屏蔽外界高温和强热量,而且具有穿着舒适的特点。对阻燃纤维素织物的热防护性在理论上进行推断。建立了由阻燃纤维素织物,空气间隙层和人体组成的微系统构成的的耦合传热模型,并通过有限元法(FEM)对其数值求证。位于阻燃纤维素织物和人类皮肤之间的空气间隙层的热传递包括热传导和热辐射。当人体皮下血液流通时,其热传递模型同时得到建立。皮肤表面温度曲线和皮肤烧伤等级可从上述模型中推断得出。此外,还探究了热源温度、织物厚度和空气间隙层厚度对阻燃纤维素织物热防护性能的影响。

二氧化锰/还原氧化石墨烯复合纳米材料电-热转化特性

采用天然石墨为原料,利用修正的Hummers法,成功合成氧化石墨烯(GO)。通过浸轧-烘干-焙烘、原位液相沉积和碳化工艺制备出MnO_2@C和MnO_2/rGO@C碳化样品,并与纯棉织物(C)碳化样品进行对比测试分析。采用SEM、EDS、XRD、ICP和元素分析等技术手段对碳化样品的表观形态、内部结构、元素组成及配比进行系统表征分析,并对其电-热转化特性进行探究。测试结果表明:棉织物表面附着的GO能为MnO_2纳米粒子提供更多沉积位点,其MnO_2沉积量是纯棉织物的2.4倍。经碳化处理后,GO还原为石墨烯,样品导电性能大幅度提高,电导率由38S/m(C)提高到90S/m(MnO_2/rGO@C)。此外,MnO_2/rGO@C具有突出的电-热转化特性。在外加电压~15V时,5min内,其温度可逐步递增至稳态最大值54℃。认为该研究成果可应用于智能保暖服饰的开发和能量转换领域,具有广阔的应用前景。

湿法纺丝工艺制备聚丙烯腈/氧化石墨烯复合纤维及性能研究

选取聚丙烯腈(PAN)和氧化石墨烯(GO)共混复合,通过湿法纺丝工艺技术,制备不同氧化石墨烯固含量的聚丙烯腈/氧化石墨烯复合纤维。基于非溶剂致相分离理论,以二甲基甲酰胺(DMF)/水混合体系作为凝固浴,非溶剂扩散到聚丙烯腈纤维中使得聚丙烯腈快速凝固。本文通过SEM、FTIR对复合纤维形态和结构进行了表征。DMA测试结果表明,GO固含量为1wt.%的复合纤维拥有最好的热机械性能,储能模量达到5.5GPa,损耗因子tanδ为0.139。

层层自组装纳米石墨烯整理针织物防电磁辐射性能分析

研究纳米石墨烯整理针织物的防电磁辐射性能。采用聚(4-苯乙烯磺酸钠)作为聚阴离子,壳聚糖作为聚阳离子,将石墨烯纳米片均匀掺杂在壳聚糖溶液中,通过静电吸附层层自组装技术对针织物进行涂层整理。通过扫描电子显微镜和X射线光电子能谱表征分析改性针织物的表观形态和化学组分;采用双轴传输线法评估其电磁屏蔽效能。结果表明:随整理针织物涂覆石墨烯质量分数的增加,导电性逐渐增强,电磁屏蔽(SE)值逐渐增大。当石墨烯质量分数为7.2%时,其SE值达到31 d B,远远超出商业应用所需的20 d B防护水平。

石墨烯的研究现状与发展趋势

石墨烯是仅有一层原子厚度的二维蜂巢状晶体,自2004年被发现以来,因其独特的结构和十分优异的机械性能、热学性能、电学性能等,在化学、物理、生物医学、材料科学等领域迅速掀起了研究热潮。介绍了石墨烯的研究现状,石墨烯的制备方法及相关的应用领域,并对其未来的发展方向进行展望。

纳米石墨烯整理涤棉织物防静电性能研究

研究纳米石墨烯整理涤棉织物的防静电性能。采用纳米石墨烯(G)作为防静电剂,水溶性聚氨酯(PU)为黏合助剂,通过轧-烘-焙方法对涤棉织物进行涂层整理并研究相关性能。通过扫描电子显微镜表征分析改性棉织物的表观形态和结构;采用表面电阻率作为衡量防静电的参数,并对其机械性能、透气性和耐水洗等服用性能进行测试。结果表明:随纳米石墨烯质量分数的增加,整理织物导电性能提高。当石墨烯添加量为0.5%(质量分数)时,其表面电阻率为3.98×10^(-4)Ω·m,具有优异的防静电性能。纳米石墨烯整理织物可应用于特殊行业静电防护服装和精密仪器静电防护套等。

层层自组装纳米石墨烯整理棉织物电热性能研究

研究纳米石墨烯整理棉织物的电热性能。采用聚（4-苯乙烯磺酸钠）作为聚阴离子和壳聚糖为聚阳离子。将石墨烯纳米片均匀掺杂在壳聚糖溶液中，通过静电吸附层层自组装技术对棉织物进行涂层整理并研究其性能。通过扫描电子显微镜和透射电子显微镜表征分析石墨烯纳米片和用于改性棉织物的表观形态；并应用相关仪器对其电热性能进行测量。结果表明：随整理棉织物涂覆石墨烯质量分数的增加，导电性逐渐增强，施加一定电压，稳态最大温度逐渐增大。当石墨烯质量分数为7.2％时，外施电压7V，通电8min，整理棉织物（PCSG10）稳态最大温度可达-134℃。认为：整理后的织物可制作加热保温服装。

石墨烯/PDMS超疏水棉纱构筑及增强水蒸发性能

高效的太阳能蒸发在自然循环过程和工业生产中发挥着不可或缺的作用。以棉纱为基底,纳米石墨烯分散液和PDMS作为整理剂,采用轧-烘-焙工艺,层层构筑,制备轻质、可漂浮、超疏水吸光纺织品。通过对整理棉纱进行系统的扫描电镜、温度实时监测和蒸发效率一系列表征、测试,分析结果表明石墨烯层和PDMS膜可紧密包覆于棉纱表面,并赋予其超疏水性能。不同质量分数石墨烯分散液整理棉纱均可漂浮于空气-水界面,水接触角无明显差异。水表层温度和蒸发效率随分散液中石墨烯质量分数的增加而相应的提高。在模拟光源10W镭射灯下辐照30min,5%石墨烯/PDMS超疏水棉纱覆盖水界面温度可上升至57.5℃,水蒸发效率是自然过程的4.3倍。石墨烯/PDMS超疏水棉纱的成功制备为石墨烯在疏水纺织品材料和与蒸发相关领域的应用开辟了新途径。