一、高强PMIA纤维及其制造工艺(论文文献综述)
李娜[1](2021)在《易染共聚改性聚间苯二甲酰间苯二胺的合成及其纤维的制备研究》文中指出聚间苯二甲酰间苯二胺(PMIA)纤维具有优异的耐热性(分解温度>400℃,长期使用温度大于200℃)、耐焰性(极限氧指数>29%)、出色的耐高温酸碱性、电绝缘性和良好的纺织加工性能,广泛应用于防护服、高温滤料、电器工业和复合材料领域,是国家经济发展中不能缺少的战略性重要材料。然而PMIA纤维分子结构规整、结晶度高、分子链上缺少活性官能团,导致其纤维及织物难染色,使PMIA纤维在耐高温防护领域的应用成为“短板”。改善PMIA纤维染色性能常用方法主要包括原液着色法、对纤维溶胀处理法、高温高压染色法等。原液着色仅适合于大批量有色PMIA纤维的生产,纤维颜色转换麻烦,不能灵活满足小批量染色需求,且原液着色所得纤维着色种类非常有限。对PMIA纤维溶胀处理可以通过疏松分子链结构,为染料小分子或溶剂渗透留出空间来提升纤维的可染性,但溶胀处理会对纤维表面造成损伤导致力学性能下降。而针对PMIA纤维的高温高压染色法对设备要求严格,目前还处于实验室研究阶段。本论文借鉴聚酯纤维和聚丙烯腈纤维的染色改性方法,采用共聚改性在PMIA分子中引入不对称柔性结构或者易与染料结合的活性官能团,来改善PMIA纤维的染色性能。需要指出的是,通过共聚改性方法提高纤维染色性能的同时,保持纤维原有优异热稳定性能、耐焰性和力学性能将会是改性的重点和难点。本论文围绕如何改善PMIA纤维的染色性能的问题开展工作,通过低温溶液缩聚反应,从分子角度设计PMIA。在PMIA分子链结构中分别引入柔性不对称醚键结构和极性阴离子磺酸基团制备共聚改性PMIA,对共聚物分子链的规整性进行调控,研究了改性PMIA的分子结构、热性能、力学性能,获得最佳共聚改性条件,探讨了共聚改性PMIA的热降解动力学和热降解机理。并以此为研究基础,通过湿法纺丝和热拉伸技术制备了共聚改性PMIA纤维,并对共聚物改性纤维的结构和性能进行系统的地表征和分析,最后探讨了共聚物纤维使用阳离子染料沸水染色后的染色性能。本论文主要研究结果如下:(1)含醚键PMIA的制备与性能研究选用分子结构中含有不对称柔性醚键结构的3,4’-二氨基二苯醚(3,4’-ODA)作为第三单体,与间苯二胺(MPD)和间苯二甲酰氯(IPC)进行低温溶液共缩聚,制备了不同ODA含量的含醚键PMIA共聚物(OPMIA),对OPMIA的结构进行表征和分析,并对共聚物树脂薄膜的热性能和力学性能进行了研究。采用比浓对数粘度和GPC测得的分子量为对比标准,探讨了OPMIA的最佳聚合条件:反应时间为100 min,IPC前后两次加料的比例为90/10,3,4’-ODA/IPC为0.2。此时制得OPMIA的重均分子量达21×104g/mol。采用FTIR、1HNMR和WAXD表征了OPMIA的结构。TGA、DSC和DMA研究表明OPMIA在氮气氛围下具有较高的热分解温度,OPMIA的玻璃化转变温度随着3,4’-ODA加入量的增加而发生明显降低,有利于改善纤维的染色性能。与纯PMIA薄膜比,OPMIA薄膜表现出优异的机械性能,随着第三单体含量的增加,薄膜的拉伸强度先提高后降低,其初始模量逐渐降低,断裂伸长率则逐渐增大。当3,4’-ODA含量为20%时,OPMIA薄膜力学性能表现最好,拉伸强度为104 MPa,断裂伸长率为35.5%,分别比纯PMIA薄膜提高了8.3%和22.0%,模量则降低了6.0%左右,为1.57 GPa。OPMIA薄膜具有较强的光学透明性,在可见光区域的透过率均高于90%。OPMIA聚合物在非质子极性溶剂中具有良好的溶解性,其溶液可以通过湿法或干-湿法纺丝制备纤维。(2)含磺酸基团PMIA的制备与性能研究针对PMIA分子链中缺少染座的问题,采用2,4-二氨基苯磺酸(2,4-DABSA)为第三单体对PMIA进行共聚改性进而构筑阳离子染料染色位点。首先通过设计单体摩尔比,预聚了以间苯二胺封端的含磺酸基团二胺预聚体(LCDM),以消除磺酸基团的吸电子效应对2,4-DABSA聚合反应活性的影响,然后将LCDM与MPD、IPC通过低温溶液共缩聚合成了不同磺酸基团含量的PMIA共聚物(SPMIA)。通过FTIR、1HNMR、GPC表征了SPMIA的结构和分子量及分子量分布。通过对SPMIA红外谱图波数范围为1620~1720 cm-1处进行去卷积处理及非线性最小二乘法拟合,结果表明C=O振动峰向低波数移动(即发生了红移),证实了磺酸基团的引入使分子链间产生更多不同类型的氢键,这将对共聚物的力学性能具有很大的贡献作用。含磺酸基团的SPMIA膜具有较高的力学性能,其拉伸强度和模量均高于PMIA膜和OPMIA膜。随磺酸基团含量的增加,SPMIA膜的拉伸强度呈现先增加后降低的趋势,模量则持续增大。当LCDM含量为10%时,SPMIA膜的拉伸强度和初始模量分别为119 MPa和2.70 GPa,相比于未改性PMIA薄膜分别提高25.3%和61.7%。SPMIA的玻璃化转变温度随LCDM加入量的提高显着提升,同时SPMIA热分解温度也有不同程度的提高,热失重5%的温度(Td5)范围为427~438℃,热失重10%的温度(Td10)范围为479~487℃,900℃残炭率均在58.7%以上。SPMIA膜表面的润湿性能得到明显改善,另外,该共聚物薄膜具有较优异的可见光透过性能,不同共聚比SPMIA膜的可见光透过率均高于80%。(3)共聚改性PMIA的热降解动力学及热降解机理研究PMIA纤维用在高温防护领域实现对人体的有效防护,因此研究共聚改性PMIA的高温热降解行为具有十分重要的意义。论文利用热失重法(TGA)研究了共聚物热稳定性和温度的关系,探讨共聚改性PMIA的热分解机理。采用OFW方法计算出OPMIA在空气氛围中热降解的平均活化能为129.5 kJ/mol,与Kissinger方法求得的活化能(129.6 kJ/mol)相一致,进而计算出指前因子A的值为2.27×109s-1,结合Crane方法计算出反应级数n为1.08,求得OPMIA热降解非等温动力学方程为:dα/dt=2.27×109×exp(-129600/RT)(1-α)1.08(0.05≤α≤0.95)。同样的,由OFW方法和Kissinger方法计算出SPMIA热降解活化能分别为134.9 kJ/mol和133.9 kJ/mol,观察可知SPMIA的热降解活化能总体上高于OPMIA,这是因为化学结构不同造成的,SPMIA分子链上吸电子基(磺酸基团)的存在增大了分子间作用力,同时磺酸基团与苯环上的双键结合,致使苯环发生钝化,SPMIA在空气中的热降解变得更加困难,从而需要更高的活化能。在空气氛围中SPMIA热降解非等温动力学方程为:dα/dt=4.74×108exp(-RT133900)(1-α)1.49(0.05≤α≤0.95)。采用热失重-红外联用(TGA-FTIR)、热失重-质谱联用(TGA-MS)和裂解气相色谱-质谱联用(GC-MS)等测试手段对热降解产物进行分析,在此基础上进一步揭示OPMIA和SPMIA在氮气氛围中可能的热降解机理和过程。(4)共聚改性PMIA纤维的制备及性能研究在共聚改性PMIA聚合物制备及结构性能研究的基础上,对共聚物溶液的可纺性进行了研究。采用不同浓度的DMAc/H2O稀溶液作为滴定剂对共聚PMIA/DMAc/H2O三元体系进行滴定,得到PMIA及各共聚PMIA分别与DMAc/H2O体系的三元相图。采用湿法纺丝技术制备了OPMIA和SPMIA初生纤维。探讨了凝固浴温度和凝固浴浓度对OPMIA初生纤维形貌结构和拉伸性能的影响,当凝固浴温度较高(45℃)时,OPMIA初生纤维内部结构出现收缩和坍塌,拉伸强度较低。OPMIA初生纤维的断面形状受到凝固浴浓度的影响,提高凝固浴浓度,纤维断面形状由非圆形逐渐变成近圆形。当凝固浴浓度为45%时,OPMIA初生纤维的拉伸强度最高。在SPMIA初生纤维凝固成形过程中,当喷头拉伸为-60%时,初生纤维的拉伸强度最大。纺丝溶液固含量为15%时,制备的SPMIA初生纤维结构松散、空洞大且力学性能差;当纺丝溶液固含量为18%时,SPMIA初生纤维结构致密,拉伸强度提高。对初生纤维进行塑性拉伸可进一步提高初生纤维的强度,塑性拉伸倍数为2倍时有利于纤维后续热拉伸的进行。在高于玻璃化转变温度的热拉伸阶段,相同的热拉伸倍数下,SPMIA纤维的拉伸强度较纯PMIA纤维有明显的提升,OPMIA纤维的拉伸强度提升幅度较小,但OPMIA纤维断裂伸长率却明显增大。这是由于两者的分子结构不同造成的,SPMIA分子结构中存在电负性极强的磺酸基团,大分子链间产生更多的氢键作用从而提高纤维拉伸强度,而醚键柔性链段的引入可以改善纤维的热牵伸性。另外,探究了热拉伸温度对纤维力学性能的影响,当拉伸温度达到300℃时,OPMIA纤维无法进行拉伸,其最佳热拉伸温度为290℃,拉伸OPMIA纤维强度为2.40 c N/dtex,断裂伸长率为35.7%;而SPMIA纤维在热拉伸温度为310℃时其拉伸强度最高,达2.61 c N/dtex,断裂伸长率为23.1%。OPMIA纤维和SPMIA纤维的极限氧指数分别达31.3%和32.0%,纤维阻燃性均优于纯PMIA纤维;醚键的引入增大了OPMIA纤维声速值,而SPMIA纤维声速值则有所降低;两种共聚改性纤维的晶区取向度和结晶度均发生了不同程度的降低,有利于染料进入纤维内部进行染色。(5)共聚改性PMIA纤维染色性能研究首先采用湿法制膜工艺将各共聚PMIA溶液制成湿法膜,对不同醚键含量OPMIA湿法膜及不同磺酸基团含量SPMIA湿法膜进行预染色实验。结果表明两共聚改性PMIA湿法膜上染率均得到了提升,尤其是SPMIA湿法膜对三种阳离子染料的上染率均达到96%以上,较未改性PMIA膜的上染率提高了约20~30%。当阳离子染料浓度大于2%omf时,湿法膜对染料的吸附逐渐趋于饱和。在共聚改性PMIA湿法膜染色性能研究的基础上,确定了最佳共聚配方分别为OPMIA-20和SPMIA-5,进一步研究其纤维的染色性能。结果表明沸水染色可以将共聚改性PMIA纤维染至深色,其中SPMIA染色纤维的染色深度和明亮度最好。相比未改性PMIA纤维,使用Basic Red 46、Basic Yellow 28和Basic Blue 41染色的SPMIA纤维其K/S值分别提高了114.7%、186.2%和258.7%,OPMIA纤维K/S值则分别提升了50.0%、25.9%和62.7%。SPMIA染色纤维的耐皂洗、耐摩擦、耐汗渍,耐日晒牢度均可达到4级以上,OPMIA染色纤维的色牢度均在3级以上,染色牢度值较理想。对两共聚PMIA纤维的染色过程不会破坏纤维的力学性能强度。进一步结合纤维的上染率、皂洗固色率和透染性,揭示了阳离子染料沸水染共聚改性PMIA纤维的染色过程及染色特点。本课题采用共聚改性方法制备了兼具优异耐热性能、力学性能和染色性能的改性PMIA纤维,其染色效果比杜邦公司生产的易染间位芳纶纤维更为出色。本文的研究方法对芳香族聚酰胺的合成改性具有一定的参考意义,丰富了我国有色间位芳纶的实施途径。
邵勤思[2](2016)在《导电芳香族聚砜酰胺纤维的制备与性能研究》文中研究指明普通纺织纤维,在使用过程中极易产生并积累静电,在易燃易爆环境中,静电放电火花作为点火源常会引起燃爆事故,同时绝大多数化学纤维又都属于易燃材料,对使用者容易造成二次灼伤。与此同时,电磁辐射已成为继水污染、大气污染、噪声污染之后当前人们生活中的第四大污染。电磁辐射引起的电磁干扰和电磁兼容问题不仅会干扰相关电子电器设备的正常运行,也会对人体健康带来严重的威胁。电磁泄漏引起的信息安全问题,可能会威胁国家安全。芳香族聚砜酰胺纤维(芳砜纶)是一种国内具有独立知识产权的、应用十分广泛的阻燃高性能纤维。使用化学镀或电镀工艺制备表面金属化的导电芳砜纶,工艺简单,具有很大的产业化前景;制得的金属化芳砜纶质轻、高强、阻燃、热稳定、导电、可加工性强,不仅是一种优异的抗静电材料,也可作为优秀的电磁屏蔽材料,在航空、航天、微电子、军工、通讯等特殊部门有着广阔的应用前景。本文研究了改性芳砜纶的聚合与纺丝、预处理、化学镀银、化学镀镍及镍合金、电镀银工艺,并系统地研究了所得纤维的微观结构、性能及相关机理。本文主要内容及结论如下:(1)以对苯二胺取代3,3’-二氨基二苯砜,制备了含PPTA链段的改性芳砜纶。同常规芳砜纶相比,改性纤维具有更高的结晶度、断裂强力、玻璃化转变温度和初始热分解温度。热牵伸极大地影响了纤维的结晶结构、断裂强力和玻璃化转变温度。(2)创新性地使用NaClO溶液氯化、AgNO3溶液活化和NaBH4溶液还原的方法预处理纤维并研究其相关机理,研究了NaClO溶液pH对预处理效果的影响。结果表明,经酸性的氯化处理后,纤维表面吸附有Cl2,并发生氯化形成了C?Cl和N?Cl键,对银离子的吸附增强。经AgNO3活化后,纤维表面形成了大量的AgCl颗粒,再经NaBH4还原后,纤维表面形成了Ag/AgCl界面层。Ag/AgCl界面层的形成不仅对后续化学镀有催化的作用,同时提高了基底和镀层的结合力。(3)采用多络合剂和双还原剂相配合的化学镀银工艺来制备镀银芳砜纶,并研究了银的沉积机理。化学镀银过程中,银原子倾向于在表面沟槽和微孔处的银种子周围形核并沉积。沉积的银原子在银种子周围堆叠、聚集,长成片状的小岛。小岛不单沿纤维径向堆叠,同时也在纤维基底的二维表面上扩张。它们相互连接并覆盖了整个基底,而后也催化了接下来的沉积过程。纤维的镀层厚度为300400 nm,晶粒结合紧密;增重为65.05 wt%,电阻为200 m??cm?1,镀覆后维持了良好的力学性能,同时具有顺磁性、优秀的界面结合、耐腐蚀和耐久性能,电磁屏蔽性能尤其是微波区电磁屏蔽性能优异。(4)通过调节镀液的浓度和pH值,得到了镀镍和镀镍合金芳砜纶,研究了镀液的反应机理和镀层成分。两类镀层最表层的Ni均以金属Ni以及烘燥中因吸氧腐蚀产生的Ni(OH)2构成,最表层P和B元素的存在状态主要是单质态。镍磷硼合金镀层中磷、硼和镍的共沉积改变了镀层的形貌、结构和性能,使得镀镍和镀镍磷硼纤维呈现不同的电学、磁学、电磁屏蔽、耐腐蚀和耐久性能。这也决定了可以根据具体的应用环境,选择更为合适的纤维投入使用。(5)限于化学镀银溶液的不稳定性,在镀镍及镀镍磷硼芳砜纶上直接展开电镀银工艺。以纤维作为工作电极,铂丝作为对电极,Hg/HgO电极作为参比电极,选择银和DMH配位离子发生还原反应的起始电势?0.45 V进行恒电位沉积。在30°C下沉积60 min后,得到的镀镍/银纤维和镀镍磷硼/银芳香族纤维具有相同的增重(45.05 wt%),但其表面、截面的形貌和结构有所区别。镀镍/银纤维因为金属镍的存在而呈现一定的铁磁性,除此之外,两类纤维具有相近的电学、电磁屏蔽、热学、界面结合、耐腐蚀和耐久性能。虽然增重略低,但是镀镍/银和镀镍磷硼/银芳砜纶的电磁屏蔽效能比化学镀银纤维的电磁屏蔽效能高12dB,比镀镍和镀镍磷硼纤维的电磁屏蔽效能高很多。电镀银芳砜纶也更适合微波频段的电磁屏蔽。
张素风[3](2010)在《芳纶纤维/浆粕界面及结构与成纸性能相关性研究》文中研究表明高性能芳纶纸是全球公认的最佳绝缘纸和结构材料纸,我国长期依赖进口。与Nomex纸相比,国产芳纶纸在匀度、厚度均一性和强度等技术性能上还有明显差距,根本原因是缺乏相关交叉学科的基础理论和关键技术研究。从理论上揭示纤维结构、性能与成纸的相关性,是突破技术瓶颈,提升芳纶纸质量的当务之急。物质的各种宏观性质源出于本身的微观结构,探索芳纶纤维的结构与性质之间的关系,是凝聚态物理、结构化学的一个重要研究内容。本文从材料学和物理化学角度出发,研究纤维分子间化学力和纤维表面能、成纸体系电化学性等,揭示芳纶纤维/浆粕表面和界面的粘结成纸特性;研究芳纶纤维和浆粕的耐热性能,科学评价芳纶纸匀度、紧度、耐热性能的主要影响因素;研究芳纶纤维/浆粕的晶体结构特征,为芳纶纸强度性能差异性的评价提供理论依据。在此基础上解析芳纶纤维和浆粕的表面性能、结构特点和热性能与复合成纸特性的相关性规律。芳纶纤维的结构与其干纺或湿纺工艺有密切联系,且对纤维表面及结构影响较明显。采用光学显微、SEM、AFM等,对纤维表面进行显微分析,并对短切纤维横截面进行TEM观察。结果显示采用湿纺工艺生产的芳纶短切纤维(F1-纤),表面略带纺丝过程中的线条状痕迹,无明显的皮芯结构;SEM下观察其线条状痕迹为表面的微纤维,与纤维轴向平行,呈现出皱褶状,是成型过程中凝聚态急骤变化形成超分子结构在纤维表面的形态特征,是原丝的一种表面缺陷。浆粕柔软呈飘带状,平均长度是0.2~1mm。厚度不超过1或2μm,有利于湿法成形过程中的互相搭接和均匀分散。F2-纤颜色较深,为综褐色,形状不规则,中间有一条凹陷的细带,皮层呈膨胀状态,也与其纺丝工艺相关。F3-纤整体匀称,表面光滑。短切纤维横截面TEM图显示,三个不同制造工艺的纤维,其微细纤维的精细程度也有较大差异,Nomex工艺的F3-纤中的微细纤维很细小且排列很密实。芳纶成纸热压后进行一定时间的保温或者冷处理,研究其对纸张各项性能指标的影响。经过1~3min的保温时间,芳纶热压纸的抗张指数可提高8%~10%;撕裂指数也随着保温和冷浸渍条件而有所波动,纸张伸长率提高10%左右。冷浸渍处理后纸张的抗张指数降低4%以上,伸长率提高10%以上,可能是冷浸渍过程中纸张吸收了大量水分所致。冷浸渍的纸样重新经过热压和保温处理后其各项强度指标可以大幅度的恢复。证明温度对芳纶纤维成纸的影响是很大的,冷浸渍后的吸湿水也可以在再热压时排除掉,而不影响纸张的性能。因此纸张热压后逐渐冷却对芳纶纸的性能提高是很重要的工艺过程。纸张抄造方式上应用分层次多比例成纸形式,对所得纸张的性能指标与单一比例相比,发现有利于构造良好的纸张结构。与中间层相比,面层和底层中的沉析纤维含量较多,纤维间有良好的粘结基材,利于形成匀度较好的材料,纸张在压光后纸张表面不至于粗糙。中间层高强度的短切纤维含量较多,保证了纸张的机械强度性能。各层采用同样的湿法抄造,经复合过程,使三层结合并形成统一结构,充分利用不同芳纶纤维各自的粘接、绝缘和增强优势。对芳纶纸热压工艺进行了正交试验优化,分析了影响纸张性能的相关因素及水平。结果表明,热压温度、保温时间和热压力为F1-纸性能的主要影响因素,热压次数及压辊的转速为次要因素,F1-纸热压工艺优化结果为:热压温度240℃、保温时间3min,热压力14MPa,压辊转速1.5r/min,热压次数3次。热压温度、热压力和压辊转速为F2-纸性能的主要影响因素,热压次数及保温时间为次要因素;F2-纸热压工艺为热压温度240℃、保温时间2min,热压力14MPa,压辊转速1.5r/min,热压次数4次。采用图像份分析技术和SEM、TEM、AFM、共焦激光扫描显微镜(CLSM)等手段,对纸张表面进行XY和Z向研究,对纸页的内部结构与组成及其对成纸性能的影响进行分析。研究结果表明,热压过程能够显着提高芳纶纸的抗张强度、伸长率和纸张紧度等机械性能。当热压温度为130℃时,芳纶纸的抗张强度、伸长率和纸张紧度分别提升5、7和4倍。纸张横截面SEM图显示,热压后芳纶纸的内部结构变得密实,表面也变得光滑平整,纸张紧度得到提高。在热压过程中,芳纶浆粕以粘合剂和填充物的形式在纸页结构中存在,纤维受到挤压而产生形变。匀度分析结果表明,当芳纶纸定量大于60g/m2时,随着定量的增大,纸张中匀度较好的小尺寸匀度分量范围逐渐扩大,而大尺寸分量的匀度始终较定量35g/m2差。即定量的增大有利于提高纸张中细小组分的匀度。如果影响纸张性能的因素主要来自于组成纸张的细小组分,则可以通过提高纸张的定量来实现性能的改善。定量对纸张性能的影响与匀度分量相关。不同定量的纸张,其强度性能主要由短切纤维来承担,而沉析纤维主要承担芳纶纸的电气性能,耐压强度性能的提高主要依赖于两种纤维的比例。纸张横截面TEM观察结果表明,表明热压过程并没有使得芳纶微纤维间熔融为一体,或在纤维与基体间界面形成一个相互交叉的过渡区界面。不同工艺来源的芳纶纤维和浆粕原料对界面粘结性能的影响不同。F3-浆粕基体部分的微纤维像指纹一样,呈现出一种条纹和旋涡状结构。F1-浆和F2-浆粘合区域的指纹特征不突出,浆粕微纤维间层次较混浊,基体与纤维间的界面有明显的界限;纤维表面的沟槽明显,与浆粕形成镶嵌的“钉扎型”界面结构;部分区域的纤维与浆粕基体间界面甚至形成“间隙型”界面,相互间距离很大,这种现象可能与纤维和浆粕的热收缩性差异有关。在液滴形状法的理论基础上,根据Young-Laplace方程,利用矢量化技术,测定和计算的单根芳纶纤维的表面接触角为53.3。化学试剂表面处理对芳纶纤维接触角有较大影响,DMAc、DMF、甲苯、三氯甲烷、二氯丙烷等可以使芳纶纤维表面接触角变小,最小降低到44.9,提高了纤维在水相中的分散效果,改善芳纶纤维湿法成纸匀度。界面是芳纶纸基材料极为重要的微结构,它作为短切纤维与浆粕基体连接的“纽带”,对芳纶纸基的物理、化学及力学性能有着至关重要的影响。从原料、制造工艺、热压过程产生的热应力等界面性能影响因素方面,围绕芳纶纤维和浆粕形成的界面表征、界面微观结构与芳纶纸基材料综合性能的联系,探讨了芳纶纸基材料界面的基本情况,包括表面能、热压粘结行为和粘附力分析等。用水和乙二醇作为接触角测试液体时,芳纶纤维及浆粕的表面能在35~45mJ·m-2。其中,芳纶短纤维表面能稍高于芳纶浆粕,芳纶纤维及浆粕的极性分量大于色散分量;且纤维表面能越高越有利于表面可润湿性、粘附功及粘接强度的提高。芳纶短纤维与浆粕之间的色散分量和极性分量越匹配,表面能之差及界面张力越小,而复合纸抗张指数越高。芳纶纸热压后表面能的下降而具备优良的抗湿性能,但表面能下降过快对纤维间热压粘接过程及成纸性能不利。纸页断面分析和FTIR的检测结果显示,热压过程中,芳纶纸结构中纤维表面游离羰基减少,而缔合羰基增加,表明热压后芳纶纤维浆粕之间的粘结主要是物理粘结作用。采用原子力显微镜(AFM)探针修饰技术,对芳纶纤维间粘附作用力研究结果标明,聚芳酰胺浆粕薄膜修饰的探针与芳纶纤维和浆粕之间的粘附力(Pull-off adhesion forces, Fadh)分别为1.71nN和9.20nN。浆粕分子间粘附作用力大于其与纤维间的粘附力,可能是由于浆粕为无定型形态,分子之间接触面积会更大,而且能够提供更多的极性末端基,以形成分子链间的结合力。采用Derjaguin-Muller-Toporov(DMT)理论,借助纤维表面自由能,计算理论作用力,可以验证分子间粘附力的AFM测定。碱性环境对芳纶纤维成纸强度有不利的作用,酸性环境或者硫酸铝等可以改善芳纶纤维成纸状况,pH值控制在6.0左右为好,对应的Zeta电位为-4~-8.6mV(硫酸铝体系)或-18~-19 mV(盐酸和磷酸体系)。从高分子聚合物的凝聚态结构方面着手,对芳纶纤维和浆粕在加工过程中形成的,是由微观结构向宏观结构过渡的状态进行研究,主要分析其大分子之间的几何排列包括晶态结构、非晶态、取向态和织态等结构,以及纤维分子量、结晶度、内聚能密度(cohesive energy density,简称CED)等主要结构参数;采用热分析手段,研究纤维或浆粕受热时温度、热应力等对其结构的影响;并重点对影响热压效果的芳纶浆粕,在受热时结晶速率和结晶度大小的变化进行分析,以探讨芳纶纸热压加工过程中,纤维分子量与结晶度等主要结构特征;分析芳纶短纤维及浆粕的结构是如何影响成纸的热性能,了解结构特点与耐热性能、纸张性能之间的相关性,为改善芳纶热压纸性能的提出改善途径。研究结果显示,芳纶纤维平均分子量大小为10万左右,短纤维平均分子量稍高于浆粕,多分散系数在1~2之间。短纤维与浆粕分子量大小差异,表明两者在热压过程中对界面粘接、纸张结构与性能的不同贡献。不同来源芳纶短纤维与浆粕的内聚能密度CED均在530~540 J·cm-3,F1-纤和F2-浆分别较F2-纤和F1-浆的内聚能稍强。CED越高,说明分子链间的以氢键为主的宏观次价键作用力越大,有利于纤维维持稳定的凝聚态结构。良好的熔融流动性能、独特的黏度行为、容易结膜等,与F1-浆独特的细微丝晶结构有关,也是芳纶纸成形过程中纤维与浆粕间相容为一体的必要条件。树枝形晶体结构的F1-浆,其分子链段过于细碎,虽然具有较好的相对分子质量分布,但其高浓度的末端氨基基团结构,使得纤维受热后易返黄,在高压下挺度和刚度性能有所欠缺。F3-纤维在偏光下色彩更加鲜艳,为第二级干涉色,条带间界线也不十分清楚,表示纤维晶体在高取向过程中规整性更好。带状微丝晶结构较F1-浆大,可能是聚合物链段间相互作用力较大而形成强有力的取向结晶,也可能是由于芳纶聚合过程中晶体形成方式不同引起的,F3芳纶聚合物中有大量液晶的形成。纤维TEM观察结果显示,F1-纤中,微纤维晶体是具有一定规整形状的薄片晶,尺寸在纳米级别,约100nm长相互镶嵌堆积。F2-纤中,微纤维晶体颗粒也有一定规整性,但尺寸较大,长约500nm;F3-纤中颗粒细小,分布均匀。片晶组成颗粒大小的区别,主要是因为芳纶聚合条件的差异,形成不同密度的分子链,使得纤维受到热拉伸时聚集态急骤变化引起晶体结构尺度的不同。结合纤维的成纸性能及其形貌特征可知,细化晶粒可以提高纤维的强度性能。纤维和浆粕的衍射峰具有37%~65%的Cauchy分布和34%~62%的Gauss分布特点,表明芳纶产品既受到温度作用的影响产生了粒度的变化,又受到应力作用的影响产生了应变。这与芳纶短切纤维和浆粕生产过程中既受应力场作用又受温度场作用的工艺相一致。热压光导致芳纶纤维CED、结晶度上升,粘度及粘均分子量下降,且Tg与CED、结晶度之间具有一定对应关系。芳纶热压纸结晶度提高主要来自芳纶浆粕的贡献,因为芳纶浆粕初始结晶度较低,具有比短纤维强的冷结晶性能。芳纶纤维和浆粕的DSC曲线,在整个升温过程中即使发生裂解,也不融化而出现熔融吸热峰,这突显芳纶纤维分子链刚性的特征,使其能够保持优异的耐热性能。芳纶浆粕分子量比短切纤维小、初始结晶度也低得多,故玻璃化温度转变更容易,在高于玻化温度时的结晶性能也比短纤维强,两者结构上的差异决定了各自对芳纶纸热压过程机械性能、耐热性能的贡献不尽相同。从浆粕的冷结晶与热裂解过程可以看出,两者均受温度影响显着且敏感,若温度低于300℃,甚至玻化温度270℃以下,不会发生冷结晶现象;如果温度太高则将发生热裂解。故在芳纶纸的热压光中需要控制适当的加工温度,这对芳纶纤维尤其是浆粕的影响非常大。对于同一分子量大小及其分布的浆粕,温度太低则不能很好软化浆粕致使其对短纤维形成粘接,热压纸机械性能不佳,若温度太高则可能导致浆粕低分子量级分的迅速热裂解,影响热压成纸外观颜色及其耐热性能。热压光前后F1-浆和F2-浆的热分析结果表明,成纸用的芳纶短切纤维与浆粕两种纤维的热性能有差异。芳纶浆粕包含较多的非晶态结构,且分子量小于短纤维,分子量分散系数也普遍高于短纤维,故随着温度升高至玻璃化温度以上300℃左右,F1-浆与F2-浆均发生冷结晶现象,表现出较短纤维优良的结晶性能,这恰好说明了芳纶纸热压光过程中芳纶短纤维与浆粕不同性能的发挥。
潘淑娟[4](1992)在《高强PMIA纤维及其制造工艺》文中研究表明 本发明的目的是使纤维获得高于常规纤维的强度,其强度要能达到6.5g/d以上,并探索获得该纤维的生产工艺。本发明的高强PMIA纤维含至少95%摩尔比的间苯二甲酰间苯二胺的重复单元,其特
材料科学和技术综合专题组[5](2004)在《2020年中国材料科学和技术发展研究》文中进行了进一步梳理 一、前言材料是指用于制造具有一定功能和使用价值的器件的物质,人类进行科学研究和生产实践的物质基础,也是科学和技术创新的重要领域。在漫长的历史长河中,材料一直扮演着划分时代的角色。历史证明,一种新材料的问世,往往孕育着一批新技术产业的诞生,给人类社会的进步以革命性的巨大推进。
熊自柳,齐建军,刘宏强,孙力,梁爱国[6](2020)在《新能源汽车及其轻量化技术发展现状与趋势》文中指出综述了新能源汽车产生的政策背景、发展现状与趋势、整车性能和选材要求、轻量化材料及应用技术现状。指出,伴随着碳排放政策逐步严苛,新能源汽车在动力方式和用户需求方面发生较大变化,汽车行业对车身轻量化、车身安全性能、续航里程方面提出了更高的要求,是未来汽车的发展主流方向。将由国家政策驱动逐步转向用户和市场联合驱动的技术发展模式。同时提出以超高强钢为主的多材料混合轻量化是未来轻量化选材的发展方向,需要解决的重点问题除了超高强度材料本身存在的技术问题及相关应用技术外,应该对多材料混合设计、制造技术等进行系统研究,寻求最佳解决方案。
祖群[7](2012)在《高性能玻璃纤维研究》文中研究说明结合近年来高强玻璃纤维研究,介绍了国内外高性能玻璃纤维的力学性能研究方法及数据,论述了高性能玻璃纤维在高温、化学腐蚀等条件下的力学性能优势,对比分析了高性能玻璃纤维增强复合材料的机械性能。作为复合材料的增强基材,高性能玻璃纤维能够更好地满足复合材料工艺及功能的要求。
乔伟静[8](2019)在《国产PAN基高强高模碳纤维电化学表面改性研究》文中研究说明电化学阳极氧化法是目前碳纤维(CF)表面改性最常用的方法之一。本文首先通过循环伏安(CV)法在不同的有机复合电解质溶液中对PAN基高强高模碳纤维进行了表面氧化及氮化处理。通过CV曲线和X射线光电子能谱仪(XPS)结合进行电解液的筛选。通过傅里叶红外光谱仪(FT-IR)、扫描电子显微镜(SEM)表征了 CF表面组成和表面形貌,通过XPS分峰拟合所得数据的对比分析研究了 CF表面的氮化机理。接着用上述最佳电解液在不同条件下对CF进行恒流氧化处理,通过束丝拉伸测试和拉曼光谱仪(Raman)等方法表征氧化处理前后CF的力学性能及表面有序度的变化;用层间剪切强度(ILSS)来表征CF/环氧树脂6101复合材料的界面性能,验证循环伏安法所选电解液的可行性。研究结果表明,通过CV法所得最佳电解液体系为乙二醇、脲素、NH4HSO4组成的有机复合电解液,此电解液体系可以有效改善纤维表面活性,在200 mv·s-1的扫描速度下对M55J级CF进行CV表面处理,CF表面的氧含量从未处理的4.97at.%增加到18.36at.%,氮含量从未处理的0.22 at.%增加到6.2 at.%;水的存在有助于提高CF表面含氧官能团,该含氧官能团可以和脲素的氨基、溶液中铵根离子发生反应,在CF表面形成C-N键,CF表面氮化机理:从酰胺化官能团到氧化氮,然后到吡啶、吡咯,最后到石墨化氮的氮键结构转化。在反应温度为50℃,溶液含水量为50%,电流密度2 mA.cm-2的条件下分别对M50J级和M55J级CF进行恒流氧化处理,M50J级CF/环氧树脂6101的ILSS较未处理的提高了51%,M55J级CF/环氧树脂6101的ILSS较未处理的提高了 132%,且CF的强度和模量均没有下降。
杨承沅[9](2020)在《氧化铝与勃姆石陶瓷在聚酰亚胺纳米纤维表面的可控包覆及其作为锂离子电池隔膜的应用》文中研究指明自问世至今,锂离子电池以其能量密度大、环境污染小的优点,已经成为了最有潜力的绿色环保能源之一。然而,传统锂离子电池在高倍率充放电性能和耐高温性能方面已经逐渐难以满足急剧增长的社会需求。在电池结构中,电池隔膜起到防止正负极互相接触、提供离子传输通道的作用,电池隔膜的性能是电池性能的重要决定因素。传统电池隔膜采用聚烯烃作为原料,电解液浸润性较差、热稳定性不佳,难以保证电池的高倍率充放电性能和耐高温性能。因此,开发热稳定性高、电解液浸润性高的新型锂离子电池隔膜是锂离子电池研究领域的紧迫需求。本文中,我们基于纳米纤维膜的吸附络合效应,创新性地设计了吸附络合碱解法和化学气相沉积法,制备了具有同轴结构的聚酰亚胺/勃姆石复合纳米纤维膜和聚酰亚胺/三氧化二铝复合纳米纤维膜,并实现了聚酰亚胺纳米纤维膜表面勃姆石包覆量的调控。本文探究了复合纳米纤维膜的微观形貌、热稳定性、机械强度、电解液浸润性等性能,并研究了复合纳米纤维膜作为锂离子电池隔膜的性能。测试结果表明,聚酰亚胺/勃姆石复合纳米纤维膜能够在250℃环境中保持尺寸稳定,热稳定性较聚烯烃隔膜有巨大提升;隔膜的电解液接触角达到4.08。,和聚烯烃隔膜相比非常优异。作为锂离子电池隔膜应用时,聚酰亚胺/勃姆石复合纳米纤维膜也具有优秀的性能:隔膜的离子电导率达到2.47 mS/cm-1;使用复合纳米纤维膜作为隔膜的半电池在5 C倍率下电池的容量保有率能够达到70%以上,高于Celgard隔膜的61.8%。而聚酰亚胺/三氧化二铝复合纳米纤维膜同样具有优秀的电解液浸润性、热稳定性和电化学性能:隔膜的电解液接触角为6.56。,经过250℃加热后,隔膜没有发生体积收缩。聚酰亚胺/三氧化二铝复合纳米纤维膜的离子电导率能够达到2.74 mS/cm-1;使用此隔膜装配的半电池在5 C倍率下容量保有率达到76.8%,高于Celgard隔膜的61.8%。因此。本文中制备的具有同轴结构的聚酰亚胺/勃姆石复合纳米纤维膜和聚酰亚胺/三氧化二铝复合纳米纤维膜具有成为下一代新型锂离子电池的潜力,吸附络合碱解法和化学气相沉积法能够为锂离子电池隔膜改性研究提供新的思路。
明晶晶[10](2018)在《双疏高强防护手套的研究与开发》文中认为近年来,随着社会发展和纺织技术的不断进步,人们在重视生产安全的同时,对防护纺织品的关注也越来越高。手套作为人体受伤率最大部位的防护产品,很早就开始得到了应用。由于普通帆布手套或棉手套强度低、耐磨性差、功能性单一,难以满足人们在生产过程中对安全的需求,手套使用受到很大的限制。随着现代纺织技术的发展,高强高模量纤维的出现,为高强防护手套的研发奠定了基础。但由于高性能纤维抗弯刚度大,成形编织比较困难,成为手套编织的一大难题,特别对于薄型手套的编织更为困难。因此,对于薄型多功能防护手套工艺与性能的研究是十分必要的。论文对高强防护手套的包覆、编织和涂覆工艺进行了系统研究,分析了牵伸比、超喂、张力控制对包覆纱成纱质量的影响,研究了手套编织的关键工艺以及双疏液制备与涂覆工艺技术。论文主要研究内容与结果:(1)论文由薄型手套对纤维原料的性能要求分析入手,分析了各种高性能纤维的性能与特点,根据高强防护手套的服用要求,对纤维原料进行合理的选择与组合应用,弹性包覆纱外层选择高强聚乙烯丝,中层选择锦纶丝,内层选择弹性纤维芯丝。(2)针对高强防护手套编织工艺难度大、芯纱易产生芯纱裸露、影响织物强力和耐磨等问题,着重研究了弹性包覆纱的包覆工艺,系统分析了牵伸比、超喂、张力控制对包覆纱成纱质量的影响,通过对包覆工艺参数的优化,使包覆纱形成纤维多向紧密型分布的线性结构,具有良好的的耐磨性和防切割性。(3)由于电脑袜机在成圈编织过程中,成圈机件之间的接触-碰撞会影响织针的运动稳定性,从而会影响产品质量。论文系统地分析电脑手套机的编织原理与工艺,从成圈机件的运动配合和力学关系来深入地分析成圈机件之间的接触-碰撞问题,提高高强防护手套的产品质量。(4)论文在双疏工艺研究的基础上,采用有机氟整理剂进行手套织物的双层浸轧涂层处理,并通过对涂层进行不同程度的热氧老化研究其双疏性能受耐热老化程度的影响。并用SEM测试和接触角测试法表征了涂层的形貌特征,分析了织物基材双疏涂层的CA值。研究结果表明:经双疏涂层处理后,织物基材双疏涂层具有良好的疏液性。(5)结合EN388手套防护标准,对高强手套进行了服用性能的实验测试与分析。研究结果表明:所研究的防护手套防切割性达到4级,耐磨性达到4级;耐穿刺性为2级,抗撕裂性为3级。该防护手套不仅具有优异的防切割、耐磨等防护性能,高强防护手套在织物弹性、防切割性、穿戴便利等方面优越性较为明显。本文通过对高强防护手套工艺和服用性能的研究与分析,所开发的高强防护手套产品具有良好地耐磨、防切割、双疏性能,较好地解决了双疏高强防护手套生产工艺难题,对于企业的新产品开发及实际生产具有一定的指导作用与参考价值。
二、高强PMIA纤维及其制造工艺(论文开题报告)
(1)论文研究背景及目的
此处内容要求:
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景,再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题,并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例:
本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。
(2)本文研究方法
调查法:该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法:用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法:通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法:通过调查文献来获得资料,从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法:依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法:对研究对象进行“质”的方面的研究,这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法:通过具体的数字,使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法:运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法:这是社会科学用来分析社会现象的一种方法,从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法:通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
三、高强PMIA纤维及其制造工艺(论文提纲范文)
(1)易染共聚改性聚间苯二甲酰间苯二胺的合成及其纤维的制备研究(论文提纲范文)
摘要 |
ABSTRACT |
第一章 绪论 |
1.1 概述 |
1.2 PMIA纤维的结构、聚合工艺及用途 |
1.2.1 PMIA纤维的结构 |
1.2.2 PMIA纤维的聚合工艺 |
1.2.3 PMIA纤维的主要用途 |
1.3 有色PMIA纤维的制备 |
1.3.1 PMIA纤维的制备 |
1.3.2 PMIA纤维染色研究进展 |
1.4 本课题研究意义、思路及主要内容 |
1.4.1 本论文研究的意义 |
1.4.2 本论文研究思路 |
1.4.3 本论文研究的内容 |
参考文献 |
第二章 含醚键PMIA的制备与性能研究 |
2.1 引言 |
2.2 实验部分 |
2.2.1 原料与试剂 |
2.2.2 实验设备和仪器 |
2.2.3 3,4’-ODA共聚改性PMIA合成过程 |
2.2.4 三元OPMIA薄膜的制备 |
2.2.5 结构和性能表征方法 |
2.3 结果与讨论 |
2.3.1 低温溶液共聚改性含醚键OPMIA合成参数优化 |
2.3.2 含醚键OPMIA的结构分析 |
2.3.3 含醚键OPMIA的热性能 |
2.3.4 不同3,4’-ODA含量对OPMIA膜的力学性能的影响 |
2.3.5 含醚键OPMIA膜的光学性能 |
2.3.6 含醚键OPMIA的溶解性能 |
2.4 本章小结 |
参考文献 |
第三章 含磺酸基团PMIA的制备与性能研究 |
3.1 引言 |
3.2 实验部分 |
3.2.1 原料与试剂 |
3.2.2 实验设备和仪器 |
3.2.3 含磺酸基团PMIA共聚物的合成过程 |
3.2.4 三元SPMIA膜的制备 |
3.2.5 结构和性能表征方法 |
3.3 结果与讨论 |
3.3.1 以间苯二胺封端的含磺酸基团预聚体(LCDM)的结构分析 |
3.3.2 不同含量磺酸基团SPMIA的结构分析 |
3.3.3 SPMIA的分子量及分子量分布 |
3.3.4 磺酸基团含量对SPMIA膜力学性能的影响 |
3.3.5 磺酸基团含量对SPMIA热性能的影响 |
3.3.6 磺酸基团含量对SPMIA膜的表面润湿性的影响 |
3.3.7 不同磺酸基团含量SPMIA共聚物膜的光学性能 |
3.4 本章小结 |
参考文献 |
第四章 共聚改性PMIA的热降解动力学及热降解机理研究 |
4.1 引言 |
4.2 实验部分 |
4.2.1 原料与试剂 |
4.2.2 实验设备及仪器 |
4.3 热降解动力学参数求解的理论依据和数学模型 |
4.3.1 Ozawa-Flynn-Wall(OFW)方法 |
4.3.2 Kissinger方法 |
4.3.3 Crane方法 |
4.4 结果与讨论 |
4.4.1 共聚改性PMIA在空气中的热降解动力学研究 |
4.4.2 共聚改性PMIA的热降解机理 |
4.5 本章小结 |
参考文献 |
第五章 共聚改性PMIA纤维的制备及性能研究 |
5.1 引言 |
5.2 实验部分 |
5.2.1 原料与试剂 |
5.2.2 实验设备和仪器 |
5.2.3 浊点滴定实验 |
5.2.4 湿法纺丝的实验装备 |
5.2.5 共聚改性PMIA纤维的制备 |
5.2.6 性能测试与结构表征 |
5.3 结果与讨论 |
5.3.1 共聚改性PMIA的浊点方程 |
5.3.2 共聚改性PMIA三元相图 |
5.3.3 湿法纺丝初生纤维的结构与性能 |
5.3.4 纤维的极限氧指数 |
5.3.5 纤维声速 |
5.3.6 纤维晶区取向 |
5.3.7 纤维的结晶度 |
5.4 本章小结 |
参考文献 |
第六章 共聚改性PMIA纤维染色性能研究 |
6.1 引言 |
6.2 实验部分 |
6.2.1 实验原料 |
6.2.2 实验设备和仪器 |
6.2.3 共聚改性PMIA湿法膜的制备及染色方法 |
6.2.4 阳离子染料染色工艺与配方 |
6.2.5 染色样品的皂洗工艺 |
6.2.6 染色试样的性能测试 |
6.3 结果与讨论 |
6.3.1 阳离子染料标准曲线的绘制 |
6.3.2 阳离子染料的热稳定性 |
6.3.3 共聚改性PMIA湿法膜及纤维的染色性能 |
6.3.4 染色过程对共聚改性PMIA纤维的力学性能的影响 |
6.3.5 共聚改性PMIA纤维的染色过程 |
6.4 结论 |
参考文献 |
第七章 全文总结 |
致谢 |
攻读博士期间所发表的学术论文及专利 |
(2)导电芳香族聚砜酰胺纤维的制备与性能研究(论文提纲范文)
摘要 |
ABSTRACT |
第一章 绪论 |
1.1 引言 |
1.2 电磁屏蔽概述 |
1.2.1 电磁屏蔽的类型 |
1.2.2 电磁屏蔽的基本原理 |
1.3 导电纤维概述 |
1.3.1 导电纤维的种类及特点 |
1.3.2 导电纤维的制备方法 |
1.3.3 导电纤维的研究进展 |
1.3.4 导电纤维的用途 |
1.4 芳香族聚酰胺纤维概述 |
1.4.1 聚对苯二甲酰对苯二胺纤维(PPTA) |
1.4.2 聚间苯二甲酰间苯二胺纤维(PMIA) |
1.4.3 芳香族聚砜酰胺纤维(PSA) |
1.5 导电芳砜纶 |
1.5.1 概述 |
1.5.2 制备 |
1.5.3 应用 |
1.5.4 研究现状 |
1.6 本课题的研究内容、目的及意义 |
1.6.1 本课题的研究内容 |
1.6.2 本课题的研究目的和意义 |
参考文献 |
第二章 实验工艺与研究方法 |
2.1 实验试剂 |
2.2 实验设备 |
2.3 工艺流程 |
2.3.1 概述 |
2.3.2 改性芳砜纶的制备工艺 |
2.3.3 芳砜纶的预处理工艺 |
2.3.4 芳砜纶的化学镀银工艺 |
2.3.5 芳砜纶的化学镀镍及镀镍合金工艺 |
2.3.6 芳砜纶的电镀银工艺 |
2.4 测试方法与表征 |
2.4.1 概述 |
2.4.2 纺丝浆液的粘度测量 |
2.4.3 纤维的拉伸性能测试 |
2.4.4 广角X射线衍射仪(XRD) |
2.4.5 扫描电子显微镜(SEM) |
2.4.6 透射电子显微镜(TEM) |
2.4.7 X射线光电子能谱仪(XPS) |
2.4.8 固体表面Zeta电位测量仪 |
2.4.9 纤维增重率的测量 |
2.4.10 纤维电阻的测量 |
2.4.11 综合物理性能分析仪(PPMS) |
2.4.12 纤维电磁屏蔽效能的测试 |
2.4.13 热重分析(TGA) |
2.4.14 差示扫描量热分析(DSC) |
2.4.15 纤维界面结合性能的表征 |
2.4.16 纤维耐腐蚀性能的表征 |
2.4.17 纤维耐久性能的表征 |
2.5 本章小结 |
参考文献 |
第三章 改性芳砜纶的研制 |
3.1 引言 |
3.2 纺程纤维的形貌与结构 |
3.3 纺程纤维的性能 |
3.4 本章小结 |
参考文献 |
第四章 芳砜纶预处理及其机理的研究 |
4.1 引言 |
4.2 纤维表面氯化处理 |
4.2.1 氯化溶液的pH对预处理结果的影响 |
4.2.2 纤维氯化处理的作用机理 |
4.3 活化及还原处理 |
4.3.1 活化及还原处理对纤维的影响 |
4.3.2 活化及还原处理中的化学反应 |
4.4 本章小结 |
参考文献 |
第五章 芳砜纶化学镀银的研究 |
5.1 引言 |
5.2 化学镀银芳砜纶的沉积机理及形貌的演变 |
5.3 化学镀银芳砜纶的横截面形貌 |
5.4 化学镀银芳砜纶的性能 |
5.4.1 化学镀银芳砜纶的力学、电学性能 |
5.4.2 化学镀银芳砜纶的磁学性能 |
5.4.3 化学镀银芳砜纶的电磁屏蔽效能 |
5.4.4 化学镀银芳砜纶的热学性能 |
5.4.5 化学镀银芳砜纶的界面结合性能 |
5.4.6 化学镀银芳砜纶的耐腐蚀性能 |
5.4.7 化学镀银芳砜纶的耐久性能及其机制 |
5.5 本章小结 |
参考文献 |
第六章 芳砜纶化学镀镍和镍合金的研究 |
6.1 引言 |
6.2 化学镀镍及镍合金芳砜纶的表面形貌、成分和反应机理 |
6.3 化学镀镍及镍合金芳砜纶的截面形貌和结构 |
6.4 化学镀镍及镍合金芳砜纶的性能 |
6.4.1 化学镀镍及镍合金芳砜纶的力学、电学性能 |
6.4.2 化学镀镍及镍合金芳砜纶的磁学性能 |
6.4.3 化学镀镍及镍合金芳砜纶的电磁屏蔽效能 |
6.4.4 化学镀镍及镍合金芳砜纶的热学性能 |
6.4.5 化学镀镍及镍合金芳砜纶的界面结合性能 |
6.4.6 化学镀镍及镍合金芳砜纶的耐腐蚀性能 |
6.4.7 化学镀镍及镍合金芳砜纶的耐久性能及其机制 |
6.5 本章小结 |
参考文献 |
第七章 芳砜纶电镀银的研究 |
7.1 引言 |
7.2 电镀银工艺参数的确定 |
7.3 电镀银芳砜纶的表面形貌和结构 |
7.4 电镀银芳砜纶的截面形貌和结构 |
7.5 电镀银芳砜纶的性能 |
7.5.1 电镀银芳砜纶的力学、电学性能 |
7.5.2 电镀银芳砜纶的磁学性能 |
7.5.3 电镀银芳砜纶的电磁屏蔽效能 |
7.5.4 电镀银芳砜纶的热学性能 |
7.5.5 电镀银芳砜纶的界面结合性能 |
7.5.6 电镀银芳砜纶的耐腐蚀性能 |
7.5.7 电镀银芳砜纶的耐久性能及其机制 |
7.6 本章小结 |
参考文献 |
第八章 结论与创新 |
作者在攻读博士学位期间取得的科研成果 |
致谢 |
(3)芳纶纤维/浆粕界面及结构与成纸性能相关性研究(论文提纲范文)
摘要 |
ABSTRACT |
1 文献综述 |
1.1 芳纶纤维及纸基材料的生产及应用 |
1.1.1 高性能芳纶纤维基本性能及应用 |
1.1.2 芳纶纤维纸基绝缘材料的制造及需求 |
1.1.3 芳纶纤维造纸及热压光技术 |
1.2 芳纶纤维及纸的形态和结构研究进展 |
1.2.1 芳纶纤维的形态及结构 |
1.2.2 纸张表面和结构的研究 |
1.3 纤维增强复合材料界面粘结研究 |
1.3.1 纤维/基体界面断裂研究 |
1.3.2 界面粘接作用力 |
1.3.3 界面粘接性能的表征与评价 |
1.3.4 表面和界面性能的AFM表征 |
1.4 论文研究内容 |
1.4.1 学科组先期研究工作 |
1.4.2 论文研究内容 |
参考文献 |
2 间位芳纶纤维/浆粕形貌表征及成纸工艺的优化 |
2.1 试验材料及方法 |
2.1.1 芳纶纤维和浆粕 |
2.1.2 芳纶纤维显微观察 |
2.1.3 芳纶纤维FQA和筛分分析 |
2.1.4 芳纶纸的抄造和热压 |
2.1.5 芳纶纸物理性能测定 |
2.2 结果与讨论 |
2.2.1 芳纶纤维/浆粕形态及表面光学显微观察 |
2.2.2 芳纶纤维表面形貌特征SEM、AFM观察 |
2.2.3 芳纶纤维横截面TEM观察 |
2.2.4 芳纶纤维形态参数分析 |
2.2.5 芳纶纸基材料热压工艺的优化 |
2.3 小结 |
参考文献 |
3 芳纶纸结构与性能研究 |
3.1 试验材料与方法 |
3.1.1 匀度分析 |
3.1.2 芳纶纸张显微观察 |
3.1.3 纸张横截面SEM图像分析 |
3.1.4 纤维形态分析 |
3.1.5 芳纶纸吸湿性能研究方法 |
3.1.6 共焦激光扫描显微镜表面观察 |
3.2 结果与讨论 |
3.2.1 匀度分量和定量对芳纶纸张性能的影响 |
3.2.2 热压对芳纶纸结构和性能的影响 |
3.2.3 吸湿对芳纶纸结构和性能的影响 |
3.2.4 芳纶纸三维结构表征与分析 |
3.3 小结 |
参考文献 |
4 芳纶纤维界面粘结性能的研究 |
4.1 试验材料与方法 |
4.1.1 芳纶纸SEM、TEM观察 |
4.1.2 纸张内结合强度的测试 |
4.1.3 芳纶纤维接触角的测定 |
4.1.4 芳纶纤维表面能的计算 |
4.1.5 芳纶纸湿法成形及热压定型 |
4.1.6 纸张机械性能的检测 |
4.1.7 红外光谱分析 |
4.2 结果与讨论 |
4.2.1 纤维和浆粕间的界面性能及其SEM、TEM表征 |
4.2.2 单根纤维接触角的测定及其在芳纶纤维成纸中的应用 |
4.2.2.1 单根纤维接触角的测试 |
4.2.2.2 表面处理后的芳纶纤维表面接触角 |
4.2.2.3 表面处理对芳纶纤维分散及成纸性能的影响 |
4.2.2.4 热压温度对纸张内结合强度的影响 |
4.2.2.5 芳纶纸热压过程中热应力引起的皲裂现象 |
4.2.3 界面张力和表面能对芳纶纤维及纸浸润性的影响 |
4.2.3.1 芳纶纤维表面接触角的确定 |
4.2.3.2 芳纶纤维的表面能分析 |
4.2.3.3 芳纶纤维表面能与接触角的关系 |
4.2.3.4 芳纶纤维的界面张力及粘附功分析 |
4.2.3.5 热压对芳纶纸表面能的影响 |
4.2.4 芳纶纤维与浆粕表面热压粘结机理 |
4.2.4.1 热压过程纤维和浆粕之间粘结的作用 |
4.2.4.2 短切与沉析纤维物理粘结的FTIR表征 |
4.3 小结 |
参考文献 |
5 AFM法表征芳纶纤维表面粘附力 |
5.1 试验材料与方法 |
5.1.1 原子力显微镜(AFM)的表面形貌观察 |
5.1.2 探针的功能化修饰 |
5.1.3 拉出粘附力(pull off adhesion)的测试 |
5.1.4 Zeta电位的测试 |
5.2 结果与讨论 |
5.2.1 芳纶纤维分子间粘合力的测试 |
5.2.2 液相中芳纶分子间粘附力的测试 |
5.2.3 pH值对芳纶表面粘附力的影响 |
5.2.4 芳纶纤维表面能对粘附力的验证 |
5.2.5 纤维体系pH值对纤维间结合性能的影响 |
5.3 小结 |
参考文献 |
6 芳纶纤维结构及热性能对成纸性能的影响 |
6.1 试验材料与方法 |
6.1.1 纤维和浆粕表面预处理及溶解液的制备 |
6.1.2 纤维溶液粘度及其粘均分子量测定 |
6.1.3 GPC-MALLS分子量表征 |
6.1.4 纤维内聚能密度的测定 |
6.1.5 FTIR分析 |
6.1.6 偏光显微分析 |
6.1.7 XRD晶态与非晶态结构分析 |
6.1.8 热处理试样制备 |
6.1.9 DSC-TG耐热性能分析 |
6.1.10 DTA-TG结晶性能分析 |
6.2 结果与讨论 |
6.2.1 芳纶纤维/浆粕结构特点 |
6.2.2 纤维晶态与非晶态结构分析 |
6.2.3 热压光中纤维结构的变化 |
6.2.4 芳纶纤维耐热性能分析 |
6.2.5 芳纶浆粕等温与非等温结晶性能的研究 |
6.3 小结 |
参考文献 |
7 论文结论及进一步研究的建议 |
7.1 结论 |
7.2 论文的创新之处 |
7.3 论文进一步的研究工作建议 |
致谢 |
附录一 |
附录二 |
攻读学位期间发表的学术论文目录 |
(6)新能源汽车及其轻量化技术发展现状与趋势(论文提纲范文)
0 引言 |
1 新能源汽车国内外发展现状及趋势 |
1.1 新能源汽车发展背景与现状 |
1.2 新能源汽车发展趋势 |
2 新能源汽车整车性能要求及材料选材 |
2.1 新能源汽车整车性能要求 |
2.2 新能源汽车选材要求 |
3 轻量化材料发展现状 |
3.1 高强/超高强汽车用钢 |
3.2 铝合金 |
3.3 镁合金 |
3.4 碳纤维 |
4 轻量化应用技术发展现状 |
4.1 一体化成形技术 |
4.1.1 激光拼焊 |
4.1.2 变厚度板 |
4.1.3 液压成形 |
4.2 热成形、温成形 |
4.3 渐进成形 |
4.3.1 辊压成形 |
4.3.2 热辊弯成形 |
4.3.3 百足成形和链模成形 |
5 结语 |
(7)高性能玻璃纤维研究(论文提纲范文)
1 高性能玻璃纤维简介 |
2 高性能玻璃纤维单丝力学性能 |
3 纤维束纱力学性能 |
4 不同介质条件下高性能玻璃纤维力学性能 |
5 高性能玻璃纤维在高温下的力学性能 |
6 高性能纤维增强复合材料力学性能 |
7 结束语 |
(8)国产PAN基高强高模碳纤维电化学表面改性研究(论文提纲范文)
学位论文数据集 |
摘要 |
ABSTRACT |
第一章 绪论 |
1.1 碳纤维简介 |
1.1.1 碳纤维的发展历史 |
1.1.2 碳纤维的分类 |
1.1.3 碳纤维的结构与性能 |
1.1.4 碳纤维的应用领域 |
1.2 PAN基高强高模碳纤维 |
1.2.1 PAN基碳纤维国内外发展趋势 |
1.2.2 PAN基高强高模碳纤维的制备过程 |
1.3 碳纤维复合材料 |
1.3.1 复合材料的分类 |
1.3.2 复合材料的界面性能 |
1.3.3 碳纤维的表面处理 |
1.4 电化学氧化法 |
1.4.1 电化学氧化原理 |
1.4.2 电化学氧化研究进展 |
1.4.3 循环伏安法 |
1.5 碳纤维的表面性能表征 |
1.5.1 表面物理及化学结构 |
1.5.2 碳纤维增强树脂基复合材料的力学性能 |
1.6 本文主要研究内容及目的 |
第二章 实验过程与测试手段 |
2.1 实验试剂与仪器 |
2.1.1 实验试剂 |
2.1.2 实验所用仪器 |
2.1.3 实验电解液体系分类 |
2.2 实验过程及样品制备 |
2.2.1 循环伏安法(CV) |
2.2.2 恒流氧化法 |
2.2.3 碳纤维(CF)电极(循环伏安测试用)的制备 |
2.2.4 CF拉伸样品制备 |
2.2.5 CFRP复材样品制备 |
2.3 材料表征 |
2.3.1 束丝拉伸性能 |
2.3.2 复合材料的层间剪切强度(ILSS) |
2.3.3 X射线光电子能谱(XPS) |
2.3.4 激光共焦拉曼光谱分析仪(Raman) |
2.3.5 傅里叶红外光谱仪(FT-IR) |
2.3.6 扫描电子显微镜(SEM) |
第三章 电解质体系的筛选 |
3.1 引言 |
3.2 循环伏安(CV)扫描范围的确定 |
3.3 扫描速度对碳纤维(CF)表面处理的影响 |
3.4 不同电解质溶液中CV扫描结果 |
3.4.1 不同溶剂对CF表面处理影响 |
3.4.2 不同含氮无机物对CF表面处理影响 |
3.4.3 不同含氮有机物对CF表面处理影响 |
3.5 碳纤维表面氮化机理的研究 |
3.5.1 不同循环次数对CF表面氮化影响 |
3.5.2 不同含水量电解液对CF表面氮化影响 |
3.6 在E/U/S溶液中MJ-1 CF的CV曲线 |
3.7 本章小结 |
第四章 恒流氧化处理对碳纤维表面改性的影响 |
4.1 引言 |
4.2 不同温度下恒流氧化处理对CF的影响 |
4.2.1 不同温度下CF力学性能测试 |
4.2.2 不同温度下CF拉曼光谱分析 |
4.2.3 不同温度下CFRP层压板断面形貌分析 |
4.3 不同含水量电解液中恒流氧化处理对CF的影响 |
4.3.1 不同含水量下CF力学性能测试 |
4.3.2 不同含水量下CF拉曼光谱分析 |
4.3.3 不同含水量下CFRP层压板断面形貌分析 |
4.4 不同电流密度下恒流氧化处理对CF的影响 |
4.4.1 不同电流密度下CF力学性能测试 |
4.4.2 不同电流密度下CF拉曼光谱分析 |
4.4.3 不同电流密度下CFRP层压板断面形貌分析 |
4.5 MJ-3 CF经恒流氧化处理后的性能 |
4.6 本章小结 |
第五章 结论 |
参考文献 |
致谢 |
研究成果及发表的学术论文 |
作者及导师简介 |
硕士研究生学位论文答辩委员会决议书 |
(9)氧化铝与勃姆石陶瓷在聚酰亚胺纳米纤维表面的可控包覆及其作为锂离子电池隔膜的应用(论文提纲范文)
摘要 |
ABSTRACT |
第一章 绪论 |
1.1 聚酰亚胺 |
1.1.1 聚酰亚胺简介 |
1.1.2 聚酰亚胺的合成方法 |
1.1.3 聚酰亚胺的性能和应用 |
1.2 锂离子电池隔膜 |
1.2.1 锂离子电池简介 |
1.2.2 锂离子电池隔膜性能的要求 |
1.2.2.1 化学稳定性 |
1.2.2.2厚度 |
1.2.2.3 孔隙率 |
1.2.2.4 机械强度 |
1.2.2.5 电解液浸润性 |
1.2.2.6 热稳定性 |
1.2.3 锂离子电池隔膜的种类 |
1.2.4 锂离子电池隔膜制备方法 |
1.2.5 新型锂离子电池隔膜 |
1.2.5.1 多层聚烯烃隔膜 |
1.2.5.2 新材料体系隔膜 |
1.2.5.3 表面改性隔膜 |
1.3 静电纺丝法 |
1.3.1 静电纺丝技术的发展 |
1.3.2 静电纺丝设备及纺丝原理 |
1.3.3 静电纺丝的影响因素 |
1.3.4 静电纺丝技术的应用 |
1.3.5 氧化铝陶瓷与勃姆石陶瓷 |
1.3.5.1 陶瓷材料 |
1.3.5.2 氧化铝陶瓷 |
1.3.5.3 勃姆石陶瓷 |
1.4 论文选题的立论目和意义 |
1.5 本课题的主要研究内容 |
1.6 本论文选题的创新之处 |
第二章 吸附络合碱解法制备聚酰亚胺/勃姆石复合纳米纤维膜 |
2.1 引言 |
2.2 实验部分 |
2.2.1 实验原料及实验设备 |
2.2.2 合成聚酰胺酸溶液 |
2.2.3 制备聚酰胺酸纳米纤维膜 |
2.2.4 溶液配制 |
2.2.5 以聚酰亚胺纳米纤维为基膜制备聚酰亚胺/勃姆石复合纳米纤维膜 |
2.2.6 以经过刻蚀酸化的聚酰亚胺纳米纤维为基膜制备聚酰亚胺/勃姆石复合纳米纤维膜 |
2.3 测试与表征 |
2.3.1 微观形貌表征 |
2.3.2 化学成分表征 |
2.3.3 厚度表征 |
2.3.4 机械性能表征 |
2.3.5 热稳定性表征 |
2.3.6 电解液浸润性表征 |
2.3.7 孔隙率和吸液率表征 |
2.3.8 电化学性能表征 |
2.4 结果讨论 |
2.4.1 以聚酰亚胺纳米纤维膜为基膜制备的聚酰亚胺/勃姆石复合纳米纤维膜 |
2.4.1.1 复合纳米纤维膜的微观形貌分析 |
2.4.1.2 复合纳米纤维膜的化学成分分析 |
2.4.1.3 复合纳米纤维膜机械强度测试结果及分析 |
2.4.1.4 复合纳米纤维膜的热稳定性测试结果及分析 |
2.4.1.5 复合纳米纤维膜的电解液浸润性测试结果及分析 |
2.4.1.6 复合纳米纤维膜的孔隙率及吸液率测试结果及分析 |
2.4.1.7 复合纳米纤维膜的电化学性能测试结果及分析 |
2.4.2 以经过刻蚀酸化的聚酰亚胺纳米纤维膜为基膜制备聚酰亚胺/勃姆石复合纳米纤维膜 |
2.4.2.1 复合纳米纤维膜的微观形貌分析 |
2.4.2.2 复合纳米纤维膜的化学成分分析 |
2.4.2.3 复合纳米纤维膜的机械强度测试结果及分析 |
2.4.2.4 复合纳米纤维膜的热稳定性测试结果及分析 |
2.4.2.5 复合纳米纤维膜的电解液浸润性测试结果及分析 |
2.4.2.6 复合纳米纤维膜的孔隙率及吸液率测试结果及分析 |
2.4.2.7 复合纳米纤维膜的电化学性能测试结果及分析 |
2.5 本章小结 |
第三章 化学气相沉积法制备聚酰亚胺/三氧化二铝复合纳米纤维膜 |
3.1 引言 |
3.2 实验部分 |
3.2.1 实验原料及实验设备 |
3.2.2 聚酰胺酸的合成与纺丝 |
3.2.3 化学气相沉积法制备聚酰亚胺/三氧化二铝复合纳米纤维膜 |
3.3 测试与表征 |
3.4 结果与讨论 |
3.4.1 复合纳米纤维膜的微观形貌分析 |
3.4.2 复合纳米纤维膜的化学成分分析 |
3.4.3 复合纳米纤维的热稳定性测试结果及分析 |
3.4.4 复合纳米纤维膜的机械强度测试结果及分析 |
3.4.5 复合纳米纤维膜的电解液浸润性测试结果及分析 |
3.4.6 复合纳米纤维膜的孔隙率及吸液率测试结果及分析 |
3.4.7 复合纳米纤维膜的电化学性能测试结果及分析 |
3.5 本章小结 |
第四章 结论 |
参考文献 |
致谢 |
科研成果以及已发表的论文 |
导师和作者简介 |
附件 |
(10)双疏高强防护手套的研究与开发(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
第一章 绪论 |
1.1 研究背景与意义 |
1.2 国内外技术研究现状 |
1.2.1 国外技术研究现状 |
1.2.2 国内技术研究现状 |
1.3 论文主要研究内容和目的及意义 |
第二章 原料选择与成纱工艺研究 |
2.1 纤维原料的选择 |
2.1.1 纤维原料选择 |
2.1.2 纤维性能分析 |
2.1.3 纤维原料的组合应用 |
2.2 纱线包覆工艺的研究 |
2.2.1 成纱原理 |
2.2.2 成纱工艺 |
2.3 包覆纱力学性能分析 |
2.4 工艺优化及包覆纱性能影响因素分析 |
2.5 本章小结 |
第三章 手套成形编织工艺的研究 |
3.1 手套机结构特点与原理分析 |
3.1.1 手套机基本结构与特点 |
3.1.2 手套机的给纱机构 |
3.1.3 选针编织机构 |
3.1.4 密度调节机构 |
3.2 高强手套成形编织工艺研究 |
3.2.1 手套成形编织工艺过程 |
3.2.2 手套编织技术与工艺难点分析 |
3.2.3 手套机成圈机件的受力分析 |
3.2.3.1 织针的受力分析 |
3.2.3.2 织针的运动稳定性分析 |
3.3 电脑手套机的三角成圈系统工艺设计 |
3.4 本章小结 |
第四章 薄型手套双疏工艺的研究 |
4.1 双疏涂层的制备方法 |
4.1.1 双疏涂液的制备过程 |
4.1.2 双疏涂层的制备方法 |
4.1.3 测试方法 |
4.2 双疏涂层性能分析 |
4.2.1 涂层的接触角研究 |
4.2.2 涂层的SEM测试 |
4.2.3 涂层耐水洗性能测试 |
4.3 本章小结 |
第五章 手套织物力学性能的测试与分析 |
5.1 涂层的耐磨性测试 |
5.2 手套织物耐撕裂性的测试分析 |
5.3 耐刺穿性能测试分析 |
5.4 手套耐切割性能的测试分析 |
5.5 手套压缩功测试分析 |
5.6 水洗尺寸稳定性测试 |
5.6.1 正交试验设计 |
5.6.2 织物横向定伸长拉伸恢复性测试 |
5.6.3 试验结果 |
5.7 本章小结 |
第六章 结论与展望 |
6.1 结论 |
6.2 展望 |
参考文献 |
硕士期间发表的论文情况 |
致谢 |
四、高强PMIA纤维及其制造工艺(论文参考文献)
- [1]易染共聚改性聚间苯二甲酰间苯二胺的合成及其纤维的制备研究[D]. 李娜. 东华大学, 2021
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