硬脂酸-CaCO3协同改性对植物纤维/聚乳酸复合材料力学性能的影响

以硬脂酸、CaCl₂、NaHCO₃和NaOH为原料,对植物纤维进行硬脂酸-CaCO₃协同改性,在纤维表面沉积CaCO₃颗粒和疏水的硬脂酸钙层,并通过造纸法制备改性植物纤维/聚乳酸(PLA)复合材料。结果表明,协同改性生成的硬脂酸钙包裹了CaCO₃颗粒并覆盖在植物纤维表面,提高了纤维的疏水性,复合材料的力学性能随c(硬脂酸)∶c(NaHCO₃)的增加而先增加后减小;反应温度对复合材料强度影响较小;复合材料的抗张指数和耐破指数随c(NaOH)∶c(NaHCO₃)的增加而先增加后减小,耐折度则持续减小;最佳改性条件为：c(硬脂酸)∶c(NaHCO₃)∶c(NaOH)=4∶6∶6、反应温度75℃,此时制备的复合材料抗张指数、耐破指数和耐折度分别为51.0 N·m/g、3.56 kPa·m²/g、244次。     

纳米SiO2对玄武岩纤维的表面改性

为提升玄武岩纤维与基体的界面相容性,采用偶联剂KH550改性后的纳米SiO₂对玄武岩纤维表面进行粗糙化改性处理。分析了改性前后玄武岩纤维的表面形貌和化学结构,研究了纳米SiO₂质量分数对玄武岩纤维力学性能、摩擦因数、吸湿性能的影响。结果表明:经纳米SiO₂改性后,玄武岩纤维表面的粗糙度和比表面积增大,摩擦性能和吸湿性能显著增加,在纳米SiO₂质量分数为5%时,玄武岩纤维摩擦因数由0.255提升至0.280,透湿率也提高至0.65%;与未改性的玄武岩纤维相比,改性后的玄武岩纤维表面出现了C—H键,且Si—O—Si键对应的振动峰强度变强,提高了纤维表面的极性;改性后玄武岩纤维的拉伸力学性能有一定提高,随着纳米SiO₂质量分数的增加,玄武岩纤维的力学性能先上升后下降,当纳米SiO₂质量分数为3% 时,其拉伸断裂强度最高可达40 cN/tex。     

偕胺肟化SiO2/聚丙烯腈复合纤维膜的制备及其性能

为构筑具有特殊表/界面性能的膜材料,利用静电纺丝技术制备SiO₂/聚丙烯腈(PAN)复合纤维膜,然后经盐酸羟胺偕胺肟化处理赋予其超亲水及水下超疏油性能。借助场发射扫描电子显微镜、X射线能谱仪、傅里叶变换光谱仪及接触角测试仪等分析了纤维膜的微观形貌、结构和表/界面性质。结果表明:偕胺肟化改性后纤维膜表面有絮状物包覆,盐酸羟胺改性液最佳质量浓度为35~40 g/L,最佳改性温度为60 ℃,偕胺肟化SiO₂/PAN纤维的平均直径为275 nm;改性后纤维膜表面Si和O元素质量分数为2.13%和6.60%,SiO₂锚固在PAN纤维膜表面,且SiO₂/PAN偕胺肟化成功;相比PAN纤维膜,SiO₂/PAN纤维膜在60 ℃偕胺肟化后水润湿时间由5.4 s缩短到0.5 s,且水下油接触角达到(165.2±1)°;偕胺肟化纤维膜断裂强度达4.1 MPa,可满足油水分离的基本要求。     

氢氧化钠处理对GF/VER复合材料界面及力学性能的影响

为改善玻璃纤维(Glass fiber, GF)与乙烯基酯树脂(Epoxy vinyl ester resin, VER)间界面性能，使用氢氧化钠溶液对GF进行表面改性处理。借助扫描电镜、红外光谱仪、万能材料试验机、摆锤冲击试验机等，分析改性前后GF的表面形态与化学结构的变化。测试改性前后GF/VER复合材料的单丝和纤维束界面剪切强度、弯曲强度、抗冲击强度。研究氢氧化钠处理对GF/VER复合材料的界面性能和力学性能的影响。结果表明：经过氢氧化钠溶液处理后，GF浸润性得到改善，表面变得粗糙，表面活性基团增多。单丝和纤维束的界面剪切强度相比改性前分别提升了25.31%、27.48%。GF/VER复合材料的弯曲强度与抗冲击强度相比改性前分别提升了20.96%、25.40%。     

石墨烯纤维的湿法纺丝制备及其性能

为制备兼具导电性和柔韧性的石墨烯纤维,首先采用改进的Hummers法制备氧化石墨烯,然后以氧化石墨烯溶液为纺丝液,CaCl₂的乙醇溶液为凝固浴,通过湿法纺丝后经氢碘酸还原制备得到石墨烯纤维;并以羧甲基纤维素为交联剂对石墨烯纤维进行改性处理,得到交联石墨烯纤维。最后对2种石墨烯纤维的表面形态、导电性和力学性能进行测试与分析,并初步应用。结果表明:制备的氧化石墨烯含氧量为31.37%,单片层厚度为0.88 nm;2种石墨烯纤维表面均较光滑,交联石墨烯纤维内部片层排列更加紧密,其电导率达124 S/cm,与交联前的石墨烯纤维相差不大,但拉伸强度由交联前的120 MPa增加至179 MPa;单根交联石墨烯纤维作为电路导线可点亮灯泡,且可任意弯曲打结编织成花瓣及平纹网状结构。     

超临界CO2流体处理时间对二醋酯纤维结构与性能的影响

为将超临界CO₂流体应用于二醋酯纤维的功能化加工,赋予二醋酯纤维高附加值,借助扫描电子显微镜、傅里叶红外光谱仪、X射线多晶衍射仪、热重差热分析仪、万能材料试验机探讨了超临界CO₂流体处理时间对二醋酯纤维表观形态、化学结构、聚集态结构及热性能和拉伸断裂性能的影响。结果表明:经超临界CO₂流体处理60、90、120 min后,二醋酯纤维表面颗粒状杂质被去除,其分子链排列规整度下降,结晶度由未处理纤维的39.41%分别下降至35.33%、31.57%、36.10%,纤维断裂强力呈先下降后增加趋势;当处理时间为120 min时,二醋酯纤维分子链间氢键作用强度略微降低,其熔点基本不变,高温下纤维质量损失率由未处理纤维的89.52%增加至95.66%。     

纳米二氧化钛涂覆聚对苯撑苯并二噁唑纤维的制备及其抗紫外光照射性能

针对聚对苯撑苯并二噁唑(PBO)纤维经紫外光照射后强力下降的问题,首先采用氧等离子体对PBO纤维表面进行改性,提高其界面性能;然后在改性PBO纤维表面涂覆纳米TiO₂及有机硅整理剂制备TiO₂/PBO复合纤维;最后对复合纤维的结构和性能进行表征与分析。结果表明:当氧等离子体处理功率为200 W、处理时间为200 s时,PBO纤维表面有凹痕,纤维拉伸强力保持率大于90%,摩擦因数增大16%,接触角减小为52.7°,说明PBO纤维的表面润湿性能增大;当纳米TiO₂与硅烷偶联剂质量比为1∶1时,TiO₂/PBO复合纤维表面有沉积凸起的纳米TiO₂颗粒;用紫外光照射200 h后,TiO₂/PBO复合纤维的断裂强力下降率比PBO原纤减少30%,说明纳米TiO₂涂覆后的PBO纤维抗紫外光照射性能提高。     

自清洁PVC膜结构复合材料的制备及其性能研究

采用涂层法对PVC膜结构复合材料进行纳米TiO₂表面改性处理,并研究了涂层改性后PVC膜结构复合材料自清洁性能。结果表明:纳米TiO₂对PVC膜结构复合材料进行表面改性后,明显改善了其耐沾灰尘性能,同时赋予了膜材降解有机物亚甲基蓝和油酸的功能。当纳米TiO₂涂层层数为3、浓度为1%时光降解效率最高,自清洁效果最好。     

原位聚合法制备水性聚氨酯/改性高岭土复合材料

以接枝在高岭土表面的甲苯二异氰酸酯改性(TDI)、聚醚(N-220)、聚酯(PBA200)、异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)为主要原料,原位聚合法制备阴离子型水性聚氨酯/改性高岭土复合材料。傅里叶变换红外光谱(FT-IR)对改性高岭土进行表征,差示扫描量热仪、拉力机、扫描电镜(SEM)分别对复合材料胶膜的热性能、力学性能和表面形貌进行了表征,探讨了改性高岭土的含量对复合材料热性能、力学性能、微观形貌和耐水性的影响。结果表明:TDI接枝到高岭土表面,随着改性高岭土含量的增加,聚氨酯的结晶度、机械性能、断裂伸长率和耐水性均有所提高。与聚氨酯相比,当改性高岭土添加量为1.5%时,复合材料的拉伸强度提高了122%,断裂伸长率提高了42.85%。改性高岭土均匀地分布在聚氨酯基体中,提高了其结晶度、耐热性、耐水性、耐酸碱性。     

体育用品用合成革材料的制备研究

由于运动员剧烈运动时会产生热量与汗液,所以体育用品需具备良好的透气性、吸水性与机械性能。而随着各式各样合成革材料的衍生,以及制备工艺的不断改进,超细纤维合成革逐渐拥有了天然皮革的耐磨性、耐折性与舒适性等优势,还可为运动员提供轻质舒适的使用感。所以它逐步取代天然皮革成为体育用品制备领域用最新、最佳材料。本文以体育用品领域用超细纤维合成革材料为例,以改性纳米TiO₂与水性聚氨酯等为主要材料对其进行了改性制备,并测试分析了其卫生性能与力学性能。结果发现,添加改性纳米TiO₂的超细纤维合成革材料贮存稳定性整体表现良好;改性纳米TiO₂的掺加在很大程度上提升了超细纤维合成革材料的透气性与透水汽性、耐水解性、耐磨性与耐折性,而掺加量为3%时材料性能表现最优。     

接触式简易嵌入纺技术及其苎麻纱性能

针对苎麻纤维刚度大、成纱毛羽过多、经典四组分嵌入纺操作不便等技术问题,采用简化嵌入纺组分、加捻成纱段增设海绵接触纱条装置,提出接触式简易嵌入纺的纺纱方法。分析了简易嵌入纺、干态接触式简易嵌入纺、湿态接触式简易嵌入纺的成纱机制,并改造传统环锭纺纱小样机进行实验。对比分析各种简易嵌入纺技术的成纱性能与品质。结果表明:与简易嵌入纺、干态接触式简易嵌入纺相比,采用湿态接触式简易嵌入纺技术,可在线柔化苎麻纤维,利于纤维间扭转抱合与弯曲包缠,纺制的纱线毛羽大幅降低,拉伸断裂强力较高,成纱品质好。     

基于光谱泛相似测度的色纺纱线与织物间呈色规律

针对色纺织物呈色机制的复杂性与特殊性,建立了基于离散Fréchet距离与皮尔森相关系数的光谱泛相似测度模型;结合特征间的类内距离与类间距离, 构建了光谱反射率曲线特征差异性判别准则,并应用于色纺纱线与其织物间的颜色传递与影响因素分析。结果表明:相较于传统色差分析模型,建立的光谱泛相似测度模型与差异性判别准则具有稳定且有效的颜色表征与判别能力;同时,染色纤维的混配比、性状特性、种类以及捻系数差异均会对其纱线和织物的呈色产生显著影响;当染色纤维混配比差异小于2.0%以及纱线捻系数差异小于10时,纱线与织物间存在颜色变化,但相对于纤维性状与种类差异而言,织造过程引入的影响有限,属于弱干扰因素。     

湿/热处理对狗绒纤维结构和性能的影响

为更好地开发利用狗绒资源,探究了湿/热处理对狗绒纤维结构和性能的影响,分别对狗绒纤维进行湿处理和热处理,采用单纤维万能测试仪、红外光谱仪、X射线衍射仪、热分析仪、保暖测试仪和扫描电子显微镜等对狗绒纤维进行测试。结果表明:狗绒纤维经湿处理后卷曲率下降,经热处理后卷曲率呈上升趋势;热处理对狗绒纤维表面损伤程度明显高于湿处理,且热处理后狗绒纤维力学性能明显变差;狗绒纤维具有蛋白质纤维红外特征,湿处理和热处理对其分子结构无明显影响,但对其二级结构造成影响,结晶指数由未处理时56.87%,分别降低为46.21%和45.92%,并且热稳定性均有下降;狗绒纤维经湿处理后中空率下降,保暖率也随之下降,经热处理后纤维中空率增加,保暖率提高至96.88%。     

活性红195在中性电解质溶液中的聚集行为

为研究染料聚集行为及其对染色上染率的影响,将不同质量浓度的6种中性电解质加入到活性红195染料溶液中,借助紫外-可见分光光度计和激光粒度仪等研究了活性红195染料在不同电解质溶液中的聚集行为,并探讨了电解质对染色上染率的影响。结果表明:随着电解质质量浓度的增大,染料聚集程度增大;常温下,6种金属离子对染料聚集的影响程度依次为Al³⁺ > Ca²⁺ > Mg²⁺ > K⁺ > Na⁺ > Li⁺;电解质中所含金属离子的离子半径越大、化合价越高,越易引发染料聚集,其中金属离子的化合价是影响染料聚集的主要因素;染色时染料聚集程度越大,上染率越高。     

基于计算机视觉的牛仔服装色差检测评级系统

针对现在牛仔服装色差检测中依靠人眼进行评价存在的主观差异,提出一种基于计算机视觉的牛仔服装色差检测评级系统。首先通过相机采集标准光源下的牛仔洗水样布与标准样布的图像,然后采用计算机图形学原理、图像处理、颜色空间转换等技术,最终使用MatLab和VC++混合编程技术建立了牛仔服装色差检测评级系统。为使评级数据更为精确,提出差异度-色差值百分比的概念,通过曲线拟合不同差异度下的色差值得到差异度-色差值方程,并作为牛仔服装色差检测系统的评级指标。结果表明,基于计算机视觉的牛仔服装色差检测评级系统与专家测评结果具有较高的一致性,而且色差检测评级系统得到的数据值更为客观和准确。     

阻燃剂对聚氯乙烯/聚酯复合材料性能的影响

为解决聚氯乙烯(PVC)/聚酯(PET)复合材料阻燃性能相对于纯聚氯乙烯、聚酯阻燃性能下降的问题,在聚氯乙烯/环己酮溶液中添加5种不同阻燃机制的阻燃剂,利用自动涂膜机将其涂覆在聚酯机织物上制备得到极限氧指数大于28%可应用于建筑领域的聚氯乙烯/聚酯复合材料。借助极限氧指数测试仪、接触角测试仪、可见光透过率测试仪对PVC/PET复合材料的性能进行表征。结果表明:主要成分为烯丙基苯并三唑的阻燃剂对PVC/PET复合材料有良好的阻燃效果,当PVC涂层中阻燃剂质量分数为10%,涂层厚度为1.35 mm时,其透光率为5%,极限氧指数为30%,可满足建筑膜材料的使用要求。     

正相柱色谱法分离制备陈皮中橘皮素和川陈皮素

该实验建立一种从陈皮中分离制备高纯度橘皮素和川陈皮素的方法。选用陈皮作为原料,先用无水乙醇浸提,得陈皮粗提物Ⅰ,然后依次用正己烷和二氯甲烷萃取,得到陈皮粗提物Ⅱ。再以硅胶为吸附剂,乙酸乙酯-石油醚为洗脱剂,探究橘皮素和川陈皮素的最佳分离条件,在最优分离条件下得到橘皮素和川陈皮素两种单体。该法所得的橘皮素和川陈皮素单体,经高效液相色谱（HPLC）法峰面积归一化法计算其纯度均≥98%,并采用质谱（MS）法对其结构进行了确证。     

多层多向机织复合材料细观结构建模及其性能

为分析多层多向机织复合材料的细观结构,基于多层多向机织工艺及不同于传统机织结构的纱线空间运动规律,推导了工艺参数与结构参数之间的关系,建立了细观结构分析模型;为研究多层多向机织复合材料的拉伸性能和失效机制,采用多层多向机织工艺、树脂传递模塑复合工艺,以碳纤维和环氧树脂为原材料制备了2种不同结构的多层多向机织复合材料,采用万能试验机和非接触全场应变仪对材料进行了0°和90°方向的准静态拉伸性能测试,并与正交三向机织复合材料进行了对比分析。结果表明:斜向纱的存在对多层多向机织复合材料的拉伸破坏模式和断口形貌有较大影响,斜向纱一定程度上阻碍了裂纹和应变沿承载方向扩展,0°方向拉伸试样断口处经纱层内经纱全部断裂,90°方向拉伸试样断口处纬纱层内纬纱全部断裂,2个方向的拉伸试样斜向纱层中均存在部分斜向纱纤维未断裂,拉伸试样非完全断裂。     

羧甲基纤维素钠改性角蛋白膜的结构与性能

为改善羊毛角蛋白的成膜性能,以羧甲基纤维素钠(CMCNa)为改性剂,将其与羊毛角蛋白进行共混制备改性羊毛角蛋白膜。借助激光显微镜、红外光谱仪、X射线衍射仪以及热性能分析仪等对羧甲基纤维素钠改性膜的结构与性能进行表征。结果表明:经CMCNa改性的羊毛角蛋白膜,其结构更加致密,热稳定性和疏水性增强,伸长率由未改性前的1.8%增加至6.4%;改性羊毛角蛋白膜在水中的降解性由原来的20.4%增加至78.6%,但其强度由原来的35 MPa降低至16.3 MPa;CMCNa与羊毛角蛋白在共混过程中由于氢键的相互作用,降低了角蛋白的分子内氢键作用力,同时CMCNa的加入使羊毛角蛋白膜的结晶结构由原来的α-螺旋结晶结构转变为α-螺旋和 β-折叠共存的结晶结构。     

共混比例对角蛋白/纤维素溶液流变性能的影响

探讨了角蛋白、纤维素及其共混溶液的性质,分析了温度、剪切速率、共混比例等对角蛋白／纤维素溶液流变性能的影响。结果表明：角蛋白、纤维素及其共混溶液的表观粘度随剪切速率的增大而降低,均属假塑性流体。角蛋白与纤维素的共混体系中,角蛋白分子阻碍了纤维素分子链段之间的纠缠,使其共混体系的表观粘度、结构粘度、粘流活化能及稠度系数均随共混比例的增加而减小．非牛顿指数随共混比例的增加而增大．且粘度指数均小于1。