高强度南极磷虾蛋白/海藻复合纤维的制备与表征

以戊二醛为增强改性剂,利用湿法纺丝制备含有预埋增强剂的南极磷虾蛋白/海藻（AKP/SA）初生纤维,通过初生纤维纺丝线在线热交联技术实现热交联反应从而制得高强度南极磷虾蛋白/海藻（HAKP/SA）复合纤维。利用旋转黏度计确定了增强交联反应的热交联温度,研究了交联度对复合纤维微观结构以及吸湿性能的影响,测试了增强后复合纤维力学性能和结晶性能的变化。结果表明:80℃时戊二醛能有效发生热交联反应;AKP/SA复合纤维具有较好的吸湿性能,吸湿率为7.3%,随着交联度的提高,复合纤维的吸湿性能降低,吸湿平衡时间缩短;HAKP/SA复合纤维仍以非晶形态存在,表面存在不均匀的沟槽结构;力学性能测试表明增强后的纤维断裂强度提高了13%。      

静电纺丝制备MWCNTs/PVA定向导热复合纤维膜

将浓HNO₃和浓H₂SO₄酸化处理后的多壁碳纳米管(MWCNTs)加入聚乙烯醇(PVA)纺丝液中，通过静电纺丝法制备了不同MWCNTs含量的MWCNTs/PVA复合纤维膜。FT-IR分析表明，酸化后的MWCNTs表面含有大量羟基和羧基。TEM分析表明，MWCNTs在PVA内部呈定向线性排列。有效导热通道的形成，使得MWCNTs/PVA复合纤维膜的水平导热系数显著增大，5%MWCNTs/PVA的水平导热系数为1.32W/(m·K),为纯PVA纤维膜导热系数的6.6倍。同时，MWCNTs的添加提高了复合纤维膜的热稳定性，5%MWCNTs/PVA的热分解温度达到295.7℃,比纯PVA纤维膜提高了14.4℃。利用红外热像仪探测了MWCNTs/PVA复合纤维膜应用于LED灯的散热效果，5%MWCNTs/PVA纤维膜能有效降低LED灯珠的附近温度约11℃。     

明胶-PVA复合纤维的研制及性能表征

明胶与聚乙烯醇(PVA)溶液共混得到不同配比的纺丝原液,通过测定其流变性与共混膜的力学性能,得到优化明胶-PVA共混纺丝原液固含量比为1.5∶8.5.以饱和硫酸钠溶液为凝固浴,采用湿法纺丝制得复合纤维.采用正交设计法优化复合纤维热拉伸条件为,温度200 ℃、拉伸率60%、处理时间4 min;最后对纤维进行了扫描电镜(SEM)分析及吸湿性与蛋白质含量的表征.     

静电纺PVDF/SiO_2原位复合隔膜的研究

采用原位复合溶胶-凝胶法配制复合纺丝液,通过高压静电纺丝制备出PVDF/SiO2复合纳米纤维膜。通过SEM表征了PVDF/SiO2复合纳米纤维的纺丝效果,同时对比了使用两种方法添加6%SiO2制得的PVDF静电纺复合纳米纤维的表面形貌及力学性能。研究了原位纳米SiO2的加入对膜的孔径变化以及力学性能的影响。结果表明,原位硅的加入,增加了纤维的表面粗糙度;降低了复合膜内的微孔直径,并使得微孔直径分布更加集中;改善了膜的力学性能,添加6%原位硅时效果最佳。在SiO2含量为6%时,与直接添加相比,原位复合法制得的复合膜力学性能更佳。     

磷虾蛋白/海藻酸钠/聚乙烯醇复合纳米纤维的制备及表征

以磷虾蛋白(AKP)、海藻酸钠(SA)、聚乙烯醇(PVA)为纺丝原料,通过静电纺丝制备AKP/SA/PVA复合纳米纤维,系统研究了纺丝液浓度和纺丝电压对纤维形貌的影响。通过FT-IR分析复合纤维的结构,结果表明SA与AKP间存在化学反应,而与PVA是物理共混,通过红外的二阶导数和拟合分峰研究共混纤维间的氢键作用,结果表明氢键的类型及含量与纤维构成有关。通过DSC和TGA测试纳米纤维的热性能,表明纤维在250℃左右开始熔融并伴随着分解。     

化学交联改性丝素蛋白/海藻酸钠纤维的制备与性能

利用聚乙二醇二缩水甘油醚(PEGDE)化学交联丝素蛋白(SF)、以CaCl_2交联海藻酸钠(SA),采用分步交联的方法制备了SF/SA双网络型复合纤维,通过DV-C型数显黏度计、FTIR、XRD、电子单纤维强力仪、核磁共振变温弛豫分析仪、SEM等对纺丝溶液表观黏度和交联改性SF/SA复合纤维的结构性能进行了表征,研究了交联剂PEGDE添加量对纺丝溶液的表观黏度和交联改性SF/SA复合纤维的力学性能、交联度、微观形貌、吸湿性能和保湿性能等的影响。结果表明,随着PEGDE含量的增加,纺丝溶液的表观黏度呈先下降后增加的趋势,加入适量的交联剂可以降低纺丝溶液的表观黏度,增加纤维的可纺性;纤维的断裂强度、断裂伸长率和交联度呈先增加后减少的趋势,PEGDE与SF的质量比为3∶1时,交联改性SF/SA复合纤维的断裂强度和交联度达到最大值,分别为2.34cN/dTex和55.38%;交联改性SF/SA复合纤维的交联度越大,纤维表面沟槽结构越密集,纤维内部结构越紧密均匀,SF与SA的相容性越好;交联改性后,SF/SA复合纤维吸湿性能和保湿性能得到提高,吸湿平衡时间提前。     

电化学氧化对高强高模碳纤维表面结构及力学性能的影响

利用循环伏安多重扫描法分析了不同电解质的氧化能力及其氧化特点,讨论了在表面氧化处理中不同电解液体系对高模高强碳纤维力学性能的影响,提出了适合高强高模碳纤维表面处理的工艺条件,并通过Raman光谱、XPS与SEM的表征,研究了电化学氧化对高强高模碳纤维表面结构及力学性能的影响。研究结果表明,与NH₄H₂PO₄溶液相比,用NH₄H₂PO₄与CH₃COONH₄复合的电解质溶液对碳纤维进行表面处理,能大幅度提高纤维表面含氧官能团,而且纤维表面sp²杂化碳原子相对含量也较多,在提高了碳纤维/环氧树脂复合材料层间剪切强度(ILSS)的同时,还较好地保持了高强高模碳纤维本体力学性能。当CH₃COONH₄与NH₄H₂PO₄的物质的量之比为2:1时,碳纤维/环氧树脂复合材料的ILSS与未处理纤维相比提高了168%,而碳纤维拉伸强度却下降很小,此复合电解质溶液是一种较为理想的对高强高模碳纤维进行表面改性的电解质体系。     

纺丝原液原位合成相变材料微胶囊制备石蜡/PVA储能纤维

以聚乙烯醇(PVA)纺丝原液为分散介质, 常温相变材料RT27石蜡为芯材, 正硅酸乙酯(TEOS)为聚合单体形成SiO₂囊壳, 通过原位聚合直接制备含有石蜡微胶囊的PVA纺丝原液, 之后通过湿法纺丝制备石蜡/PVA储能纤维。通过正交实验优化, 结合粒径分布软件, 分析各因素对微胶囊粒径的影响, 选择适合纺丝的微胶囊合成条件。采用FTIR-ATR、SEM、EDS及TEM表征了纤维及微胶囊的化学成分及形态, 通过DSC、TGA表征了微胶囊的包覆率、纤维的储能性及热稳定性。结果表明: PVA纺丝原液中合成了SiO₂凝胶包裹的相变微胶囊, 其平均粒径为1.39 μm, 大小及分布适合纺丝。纤维相变焓值为45.39 J/g, 石蜡包裹率高达94.72%, 纺出纤维具有较高的储能性和较好的热稳定性。     

海藻/磷虾蛋白复合纤维结构与染色性能研究

采用湿法纺丝技术成功制备了海藻/磷虾蛋白复合纤维(SA/AKP),用含有戊二醛的复合阻溶胀剂与酸性染料配伍使用对复合纤维进行染色,研究了上染率、色牢度、表观色深与染色工艺的关系以及染色前后复合纤维力学性能的变化,并通过FT-IR、SEM对复合纤维的结构进行了分析与表征。结果表明,纤维表面具有沿轴向均匀分布的沟槽结构,截面呈椭圆形,酸性染料对SA/AKP复合纤维具有较好的染色效果,上染率达95.71%;耐水洗牢度达3级以上,K/S值随温度的升高而增大,60℃之后K/S值随温度的升高增加较为缓慢,染色后纤维的力学性能损失率随染色温度的升高而减小,80℃染色时纤维力学性能提高了0.3%,初始模量略有降低为3.7%。     

可见光激发下具有增强抑菌作用的聚乙烯醇/石墨氮化碳复合纳米纤维膜

将聚乙烯醇(PVA)溶液与分散在其中的石墨氮化碳(g-C₃N₄)纳米片通过静电纺丝技术和交联反应成功地制备了具有增强抑菌性能的可生物降解复合纳米纤维膜。对PVA/g-C₃N₄(P-CN)复合纳米纤维膜的微观形貌、物理性能及抗菌性能进行了研究,分析了g-C₃N₄含量对复合纳米纤维膜的形貌及性能的影响。扫描电镜分析结果表明,P-CN纤维直径为200～300 nm,交联后纤维直径变为1μm左右,g-C₃N₄质量分数小于3%时,纳米片均匀地分布在纳米纤维的表面,通过拉伸和溶胀测试发现,交联复合纳米纤维膜具有良好的力学性能和优良的抗溶胀性能。抑菌测试结果表明,复合纳米纤维对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌的抗菌效果随着g-C₃N₄含量的增加明显提高,在4×10⁴ Lux的LED光激发10min后培养24 h的P-CN-5的最大抗菌环直径可以达到20 mm。研究结果表...     

基于溶液喷射法制备顺丁橡胶纤维的结构与性能

采用溶液喷射法探索制备顺丁橡胶纤维的可行性,并对初生顺丁橡胶纤维进行紫外交联,探究了纺丝液浓度和交联剂浓度对纤维形貌和直径的影响。结果表明未交联的顺丁橡胶纤维无法保持圆形纤维形态,纤维较粗且串珠很多,其最佳纺丝液浓度为6%(质量分数);紫外交联能够显著改善顺丁橡胶纤维形貌,交联后的顺丁橡胶纤维细度较细,呈现出光滑的圆柱形,纤维间粘连情况减少,且当交联剂浓度为12%(质量分数)时,顺丁橡胶纤维最细,其平均直径为2.41μm;交联后的纤维在四氢呋喃溶液中浸泡24 h,形态保持良好;顺丁橡胶纤维的交联密度随交联剂含量的增加而增大。     

干法纺丝法制备低氧含量SiC纤维

通过粘度、凝胶含量和XRD等手段研究了聚碳硅烷(PCS)纺丝原液的干法纺丝性能和干纺PCS纤维的自交联过程, 并对所制得的低氧含量SiC纤维的组成、结构和性能进行了表征. 结果表明, PCS/二甲苯纺丝原液的最佳纺丝粘度范围在18.0～22.0Pa·s; 干纺PCS纤维在烧成温度超过250℃后开始发生自交联反应, 在烧成温度超过550℃后, 干纺PCS纤维完全交联形成了“不熔不溶”的网状结构; 干法纺丝法制备得到的SiC纤维与空气不熔化法制得的SiC纤维相比, 氧含量大幅降低, 仅在3.6wt%左右, 结晶度较高, 其耐高温抗氧化性也有明显的改善.     

PEO基固态聚合物电解质膜的静电纺丝制备及性能EI北大核心CSCD

PEO基固态聚合物电解质被认为是目前固态锂电池领域极具产业化前景的固态电解质。为适应工业化生产,采用静电纺丝技术制备PEO/LiClO_(4)固态聚合物电解质(SPE),研究纺丝电压、纺丝液质量浓度和锂盐含量对SPE纤维膜形貌和直径的影响。通过扫描电子显微镜观察SPE中纤维的形貌,利用Image J软件分析SPE纤维的直径。通过DSC,XRD,FTIR-ATR和拉伸测试等手段对静电纺丝制备的SPE纤维膜的组成、结构、性能等进行研究。结果表明:当纺丝电压为15 kV、PEO/LiClO_(4)纺丝液质量浓度为6%、[EO]∶[Li^(+)]=10∶1(摩尔比)时,静电纺丝方法制备的PEO/LiClO_(4) SPE纤维膜具有较好的纤维形貌,平均直径为557 nm,分布均一;当[EO]∶[Li^(+)]=10∶1时,SPE纤维膜中PEO的熔点仅为53.8℃,结晶度低至18.9%;电解质在30℃时的离子电导率达到5.16×10^(-5)S·cm^(-1),同时具备良好的电化学稳定性和界面稳定性。     

纳米羟基磷灰石/玉米醇溶蛋白复合超细纤维的制备与性能

利用静电纺丝制备出纳米羟基磷灰石(nHA)/玉米醇溶蛋白(zein)复合超细纤维。通过场发射扫描电镜、透射电镜观察了纳米羟基磷灰石/玉米醇溶蛋白复合超细纤维的形貌;利用红外光谱仪、X射线衍射仪对纳米羟基磷灰石/玉米醇溶蛋白复合超细纤维结构和性能进行表征,并进行了拉伸测试。结果表明,随着超细纤维中羟基磷灰石含量的增加,纤维的直径先减小后增大,纤维中纳米羟基磷灰石的结晶逐渐变好。相比于玉米醇溶蛋白超细纤维,含有质量分数为25%羟基磷灰石的复合超细纤维仍具有较好的力学性能。     

聚苯胺包覆CoFe类普鲁士蓝复合材料的超电容性能

制备了聚苯胺包覆CoFe类普鲁士蓝纳米立方（CoFePBA@PANI）复合材料,采用XRD、FTIR、SEM和TEM对CoFePBA@PANI复合材料的结构和形貌进行表征,利用循环伏安法（CV）、恒电流充放电法及交流阻抗法（EIS）对CoFePBA@PANI复合材料的电化学性能进行了考察。结果表明:通过植酸的配位作用促使苯胺在具有面心立方结构的CoFePBA表面发生聚合反应,形成了具有核-壳结构的CoFePBA@PANI复合材料。系统地研究了PANI的含量对CoFePBA@PANI复合材料电化学性能的影响,CoFePBA@PANI复合材料在0.5 mol/L Na₂SO₄和H₂SO₄的混合酸性介质中,在1 A/g电流密度下,比电容值达到401.2 F/g,电流密度增大至10 A/g时,比电容仍能保持在367.3 F/g。      

多壁碳纳米管/聚丙烯腈复合纤维的动静态力学性能研究

采用干湿法纺丝工艺制备了多壁碳纳米管(MWNTs)增强的聚丙烯腈(PAN)复合纤维,表征了复合纤维的动静态力学性能。结果表明,采用空气拉伸新工艺并添加少量MWNTs后显著提高了PAN纤维的力学性能;由于MWNTs容易在拉伸作用下取向,且与PAN间存在较强的相互作用,使得与MWNTs作用的PAN分子更易取向并结晶,从而提高了复合纤维的结晶度和取向度,达到了增强的效果。     

Morphology and conductivity of polyaniline sub-micron fibers prepared by electrospinning

Sub-micron fibers of pure polyaniline (PANI) doped with sulfuric acid or hydrochloric acid were prepared by electrospinning PANI with suitable molecular weight dissolved in hot sulfuric acid. A modified electrospinning setup was employed with a coagulation bath as a collector, where dilute sulfuric acid was used as coagulation bath. The factors influencing the morphology and conductivity of the synthesized PANI fibers were investigated, including the concentration of dilute H₂SO₄ solution in the coagulation bath, the doped PANI concentration in H₂SO₄ solution, the type of doping acid and the voltage applied to the solution. The morphologies of doped PANI fibers were characterized by scanning electron microscope (SEM). The structure of the resulting fibers was analyzed by Fourier transform infrared spectroscopy and UV–vis spectrometer. The conductivity of PANI fibers were characterized by I–V characteristics. Homogeneous PANI fibers with a diameter of 370 nm and a high conductivity of 52.9 S/cm were prepared. The possible mechanisms of different morphology formation and conductivity of PANI fibers were also discussed.     

NiCo2O4纳米线/SiC复合纤维制备及其电化学性能

以正硅酸乙酯(TEOS)为硅源,聚乙烯吡咯烷酮(PVP)为助纺剂,采用静电纺丝结合碳热还原制备出结晶度较高的β-SiC纤维,其比表面积为92.6 m2/g,表现出双电层电容储能特征,比电容为155.7 F/g。然后,利用水热法在SiC纤维表面生长出大量直径约为15 nm的NiCo₂O₄纳米线,得到NiCo₂O₄纳米线/SiC复合纤维。测试表明,NiCo₂O₄纳米线/SiC复合纤维中镍和钴元素分别以Ni2+/Ni3+和Co2+/Co3+价态形式存在,由于NiCo₂O₄纳米线与SiC纤维的协同作用,NiCo₂O₄纳米线/SiC复合纤维比电容显著提高,并表现出双电层和赝电容并存的特征,比电容可达300.3 F/g,当功率密度为58.1 W/kg时,NiCo₂O₄纳米线/SiC复合纤维能量密度为60.1 W·h/kg。