中国科学技术信息研究所--国家工程技术数字图书馆

[学位论文] 杨光东华大学 2007年硕士导师: 靳向煜共87页

摘要 : 本文研究的主要内容是基于狭缝式正压气流牵伸PE/PP(聚乙烯/聚丙烯)双组分纺粘非织造生产工艺及不同工艺参数对PE/PP双组分纺粘非织造布的性能影响。双组分纺粘法(双组分熔融纺丝成网工艺)是将两种不同的高分子聚合物分别由两套独立的原料输出装... 展开本文研究的主要内容是基于狭缝式正压气流牵伸PE/PP(聚乙烯/聚丙烯)双组分纺粘非织造生产工艺及不同工艺参数对PE/PP双组分纺粘非织造布的性能影响。双组分纺粘法(双组分熔融纺丝成网工艺)是将两种不同的高分子聚合物分别由两套独立的原料输出装置输送到两台挤出机进行加热熔融，通过两套独立的熔体过滤器、熔体输送管道、计量泵后进入纺丝模头，经过纺丝模头的均匀分配到达纺丝组件，两种熔体在纺丝组件的出口处进行结构复合，形成双组分熔体细流；离开喷丝板后的熔体细流在空气中冷却的同时，以一定速度被拉伸变细、变长，通过机械装置或气流的作用形成纤维网，并最后经过加固形成双组分纺粘非织造布。双组分纺粘工艺可分为纺丝、成网、成布三个主要部分，主要有以纺丝为中心的原料特性、纺丝温度、喷丝板结构、单孔供量、侧吹风、牵伸风压力、牵伸器结构和喷丝板到牵伸器之间的距离等因素形成的一组关系；以纤维成网状态为中心的牵伸器结构、分丝摆丝结构、下吸风装置结构、牵伸风出口到成网面的距离等因素形成的一组关系；以布的风格和性能为中心的成网机与热轧机间的衔接、轧辊花纹形状、轧辊线压力、轧辊温度、纤维纤度，纤网表面均匀度等因素间的一组关系。本文将重点研究原材料、纺丝工艺对PE/PP双组分纺粘非织造布的性能影响；并结合实验结果，理论分析正压狭缝式牵伸装置结构、作用机理、工艺参数及其对纤网性能的影响。测得的PE/PP双组分纺粘非织造布的性能主要包括：纤维的线密度、结晶度；纺粘非织造布的纵横向(MD、CD)断裂强度、断裂伸长、成网均匀性等指标。比较由不同原材料、工艺参数所生产出的PE/PP双组分纺粘非织造布性能数据，通过理论分析、数据计算、电镜图像扫描、流变实验、X射线衍射实验和正交分析等手段来确定工艺参数与产品性能之间的关系，并探讨形成这些关系的根本原因，对实际生产具有直接的指导作用。 PE/PP双组分纺粘非织造布具有强力高、手感柔软、易复合、对皮肤无刺激等特点，适合应用于卫生巾、婴儿尿布、成人失禁产品等卫生领域，已逐步取代PP纺粘、ES短纤产品，而双组分纺粘生产线的研发和推广也成为各国际纺粘生产线生产厂家的关注热点。正压式狭缝牵伸器是纺粘生产线上的核心部件，该类型牵伸器具有牵伸速度高、节省能源、纤维分布均匀、适纺复合纤维和聚脂类非织造布等特点，是国内牵伸器研发的方向和趋势。本文结合工艺流程分析，首次对双组分纺粘生产线的设备特点和核心部件结构、机理进行了详尽的介绍，对于生产工艺技术调试、复合纤维纺粘非织造技术以及关键部件的自主研发具有一定的借鉴意义。收起

关键词 : 非织造布纺粘工艺狭缝牵伸皮芯结构

2. PAN基碳纤维原丝预氧化过程中的结构性能研究及皮芯结构的改善

[学位论文] 葛媛长春工业大学 2021年博士导师: 张会轩共131页

摘要 : 聚丙烯腈（PAN）基碳纤维具有高比强度、高比模量、耐高温、耐腐蚀、密度低等一系列优异性能，既含有碳材料的固有属性，又兼具纤维材料的柔软性和可加工性，是制备高性能复合材料良好的增强体，在航空航天、国防军事等尖端领域，以及汽车能源、风能产... 展开聚丙烯腈（PAN）基碳纤维具有高比强度、高比模量、耐高温、耐腐蚀、密度低等一系列优异性能，既含有碳材料的固有属性，又兼具纤维材料的柔软性和可加工性，是制备高性能复合材料良好的增强体，在航空航天、国防军事等尖端领域，以及汽车能源、风能产业等民用领域具有重要的应用价值，引起了研究者们的广泛关注。在PAN基碳纤维的制备过程中，预氧化工艺不仅是连接原丝和碳纤维之间承前启后的重要环节，更是决定最终碳纤维结构性能的关键步骤。因此，深入研究PAN纤维在预氧化过程中化学结构和物理结构的演变及其与力学性能之间的关联性，对获得结构稳定的预氧化纤维进而制备高性能碳纤维具有重要意义。由于碳纤维是一种由缺陷控制的材料，PAN基碳纤维实际拉伸强度（~7GPa）不足理论拉伸强度（~180GPa）的5%，这与碳纤维结构中的微孔、裂纹、皮芯结构等缺陷有关。其中，皮芯结构的形成是导致碳纤维力学性能下降的重要因素之一。碳纤维皮芯结构的形成与发展贯穿于整个生产过程中，除了原丝制备中形成的初始皮芯结构之外，预氧化阶段化学结构和物理结构的径向不均匀分布更是导致皮芯结构形成的主要原因。因此，减轻预氧化纤维的皮芯结构对获得结构稳定的预氧化纤维进而提高碳纤维的力学性能同样具有重要意义。本文主要基于傅里叶变换红外光谱（FTIR），采用分峰拟合和二阶导数相结合的方法定量追踪PAN原丝在预氧化过程中环化、氧化、脱氢和交联反应的基团变化，并且通过差示扫描量热仪（DSC）、热重分析仪（TGA）、广角X射线衍射仪（WAXD）、扫描电子显微镜（SEM）和高分辨拉曼光谱仪（Raman）等测试技术，围绕着PAN纤维在预氧化过程中的化学反应与微观结构的关联性；PAN纤维在预氧化过程中的物理化学结构变化对预氧化纤维力学性能的影响；预氧化高温阶段PAN纤维的结构性能研究；以及可能减轻预氧化纤维皮芯结构的一种方法进行了详细的研究和讨论，主要研究内容和结果如下：（1）研究了空气中自由收缩的PAN纤维在180-260℃恒温预氧化过程中，化学反应（环化程度、氧含量、交联含量）对预氧化纤维晶体结构和微观形貌的影响。结果表明在180-200℃较低温度下，预氧化纤维主要发生了物理收缩，200℃以上预氧化纤维的热收缩是由化学反应引起的。环化反应程度的增加有助于氧化反应和交联反应的发生，同时导致预氧化纤维结晶度和晶粒尺寸减小。预氧化过程中三种化学反应的发生，增强了预氧化纤维的稳定性，导致纤维体密度增加，直径减小，横截面断裂形貌从韧性向脆性转变。然而，预氧化纤维的环化程度不是越高越好，当环化程度大于83%时，预氧化纤维皮层在扩散过程的控制下形成了致密的氧化交联结构，导致预氧化纤维横截面上出现了明显的皮芯结构现象，断裂伸长率降低，预氧化纤维的稳定性下降。（2）研究了恒定牵伸的PAN纤维在空气气氛预氧化过程中的化学结构和物理结构变化对预氧化纤维力学性能的影响，明确影响预氧化纤维力学性能的主要因素。结果表明，预氧化纤维的拉伸强度随着预氧化温度和时间的增加逐渐减小。预氧化拉伸强度的降低一方面与环化反应有关，另一方面与晶体结构受热被破坏有关，晶体结构在高温下更容易发生非晶化转变，导致结晶度降低，晶粒尺寸减小。预氧化过程中化学反应的发生和晶体结构的非晶化转变导致分子链松弛，柔性增加，断裂伸长率增大；当环化程度很高时，氧化反应在扩散作用下抑制了空气中的氧进入纤维芯部，尽管纤维体密度继续增加，但是氧化交联结构主要在纤维皮层累积，使纤维皮层大分子链的刚性增强，断裂伸长率降低。（3）采用连续升温预氧化方法研究空气中恒定牵伸状态下PAN纤维在200-300℃预氧化过程中的结构变化，特别是270-300℃预氧化高温阶段纤维的结构与性能，通过分析高温预氧化纤维对低温碳化和高温碳化纤维皮芯结构的影响，明确获得稳定预氧化纤维需要的温度范围。结果表明，化学反应程度随着预氧化温度的增加而增大，其中预氧化前期以环化反应为主，脱氢指数变化趋势与环化反应相似。氧化反应主要发生在预氧化后期，250℃以后交联结构逐渐增加。在270-300℃预氧化高温阶段，环化反应基本完成；氧化反应受到扩散过程的控制，氧含量增加缓慢；脱氢指数在该阶段持续的增加可能与较高温度下非碳元素的脱除有关（TGA结果表明在285℃，PAN原丝开始出现明显的热失重现象）。高温预氧化纤维经过低温和高温碳化后，纤维表面沟槽逐渐平滑，285℃和300℃的高温预氧化纤维在经过1350℃高温碳化后出现明显的皮芯结构现象，同时碳化纤维直径下降至5?m以下。结果表明当预氧化温度高于285℃时，预氧化纤维结构不稳定，碳化纤维中出现了明显的结构缺陷。因此，预氧化温度在200-285℃范围内更有利于获得结构稳定的预氧化纤维。（4）本章通过氮气对PAN原丝进行预处理，研究预处理环化程度对预氧化纤维化学结构、晶体结构和皮芯结构的影响。结果表明氮气预处理有利于提高预氧化纤维的环化程度，但是抑制了预氧化过程中的氧化反应。随着预处理环化程度的增加，预氧化纤维的氧含量和晶粒尺寸减小，晶面间距增大。结合XRD、Raman和SEM结果可知，未处理纤维SF0的皮芯结构明显，纤维皮层结构致密，具有较多的氧化交联结构，该结构一方面阻碍氧从皮层扩散进入芯部，另一方面也使纤维芯部热量不能及时耗散，导致纤维芯部出现孔洞；随着预处理环化程度增加，纤维皮层氧化交联结构减少，晶面间距增大，降低了氧从皮层扩散至芯部的阻碍，有助于芯部sp2杂化碳的演变，可以在一定程度上减轻氧含量径向分布不均匀的事实。当预处理纤维SF5的环化程度达到40%左右时，预氧化纤维在环化反应的作用下释放一部分热量；另外纤维晶面间距增加有利于空气中的氧扩散进入纤维芯部导致氧化交联反应的放热位置更接近于纤维芯部，放热集中使得纤维中心区域熔融出现孔洞。因此，在预氧化前进行一定环化程度（10-35%）的氮气预处理可以减轻预氧化纤维的皮芯结构，但是当预处理环化程度超过35%时，预氧化纤维出现结构缺陷，稳定性下降。收起

关键词 : 聚丙烯腈预氧化结构演变皮芯结构

3. 皮芯复合防蚊纤维的纺制及其结构与性能

[学位论文] 韩烽北京服装学院 2015年硕士导师: 周静宜共76页

摘要 : 本文采用皮芯复合纺丝法制备了同芯和偏芯两种构型的防蚊纤维。防蚊剂添加在芯层，是与芯层基材聚丙烯（PP）混合后纺入纤维中；皮层为改性聚酯（MPET），同芯型防蚊纤维纺制时，皮层还混入一定量的无机成孔剂。采用氢氧化钠溶液对同芯型防蚊纤维进行... 展开

关键词 : 皮芯结构复合防蚊纤维碱处理力学性能

4. PAN纤维凝固和预氧化过程的尺寸效应研究

[学位论文] 莫高明北京化工大学 2008年硕士导师: 徐樑华共92页

摘要 : 实现原丝及碳纤维的细旦化是提高碳纤维强度的重要途径之一。实现原丝的细旦化有三种途径：一是采用较小的固含量，二是采用孔径较小的喷丝板，三是对纤维实施较大程度的拉伸。在PAN基碳纤维制备过程中，丝条的凝固过程是聚丙烯腈湿法纺丝过程中最基本... 展开实现原丝及碳纤维的细旦化是提高碳纤维强度的重要途径之一。实现原丝的细旦化有三种途径：一是采用较小的固含量，二是采用孔径较小的喷丝板，三是对纤维实施较大程度的拉伸。在PAN基碳纤维制备过程中，丝条的凝固过程是聚丙烯腈湿法纺丝过程中最基本、最关键的环节，原丝的预氧化也是决定最终碳纤维性能的关键步骤之一。这两个过程都涉及因传质而发生的扩散，而扩散都必须考虑纤维的尺寸问题。本论文通过改变喷丝板孔径和凝固牵伸的方法制得不同纤度的PAN原丝，并对三种不同纤度的原丝进行了预氧化实验。用FTIR、DSC、XRD等测试手段进行定量表征，扫描电镜、光学显微镜等测试手段进行定性表征，初步建立了孔径效应对PAN初生纤维凝固过程中结构和性能的影响规律和纤度对PAN纤维预氧化过程中的结构和性能的影响规律，为实现PAN原丝和碳纤维的细旦化提供理论参考。此外还对凝固牵伸对初生纤维的影响做了研究，以及对PAN纤维的预氧化过程中的某些问题进行了研究，并得出某些重要结论。实验结果表明：喷丝板孔径降低时，初生纤维的结晶度增大，晶粒尺寸减小，密度增大，表面沟槽减少、变浅，表面相对光滑，芯部结构较致密，有利于实现原丝的细旦化；凝固牵伸增大时，初生纤维的结晶度先减小后增大，密度的变化趋势与结晶度的相同，晶粒尺寸的变化趋势与结晶度相反，表面沟槽加深、增多，沿纤维轴向取向度增加，纤维芯部结构较致密：预氧化中后期出现的皮芯结构中的外皮对氧气的阻碍作用既有“物理”上的阻碍，又有“化学”上的阻碍；表征PAN纤维预氧化程度的FTIR法的相对环化率适用于预氧化反应的前期，DSC法的环化度适用于预氧化反应的后期，XRD法的芳构化指数适用于预氧化反应的中前期；在预氧化后期，在同样的预氧化温度下纤度较小的PAN纤维发生了更多的氧化反应，具有较高的相对环化率和略高的密度，纤度较小的预氧化纤维具有较小的芯，相对容易获得均质结构，有利于实现碳纤维的细旦化和均质化。收起

关键词 : 碳纤维凝固预氧化纤度皮芯结构相对环化率

5. 基于丙烯酸树脂的皮芯结构复合材料光固化成型工艺研究

[学位论文] 曹成硕哈尔滨工业大学 2021年硕士导师: 姜再兴共84页

摘要 : 目前我国在航空航天等领域对高性能多组分材料的自动化制造需求迫切，而现有的工艺难以满足这种需求，需要开展多组分材料的智能化制造以及实用性研究。3D打印技术作为潜力巨大的增材制造技术，受到越来越多研发者的青睐。而在诸多3D打印技术中立体光... 展开目前我国在航空航天等领域对高性能多组分材料的自动化制造需求迫切，而现有的工艺难以满足这种需求，需要开展多组分材料的智能化制造以及实用性研究。3D打印技术作为潜力巨大的增材制造技术，受到越来越多研发者的青睐。而在诸多3D打印技术中立体光刻技术具有成本低、速度快、精度高等优点，已广泛用于各种涂料、油墨及胶黏剂等领域。将立体光刻技术应用到多组分材料的加工中，具有重大的研究意义和挑战。本论文以紫外光固化成型技术为原理，选择丙烯酸树脂作为低聚物，探究了光固化体系中各个配方的变化情况对物料流动及固化效果的影响。通过对树脂与活性稀释单体、粉体填料搭配后体系黏度变化情况的考察，确定了在控制单体EOEOEA加入量为树脂含量的20wt%时，能够保持体系流动性的硫酸钾粉体最大加入量为70wt%。通过相对固化度的测定及电子显微镜观察确定配方中光引发剂819加入量为3wt%时固化效果最佳，此时薄膜的相对固化度为55.9%。染色剂的加入量在0.02~0.05wt%之间较为合适，红色染色剂和蓝色染色剂对于紫外光的吸收和衰减效应较小，体系的相对固化度仍能保持在50%以上。使用三维绘图软件SolidWorks设计并制作出了能够实现皮芯结构共同挤出的流道，并成功实现了皮芯结构样条的制备。总结了多种工艺条件对样条成型情况的影响。结果表明配方中皮层填料含量为50wt%、芯层填料含量为50~70wt%的范围内样条成型情况较好，内层进料速率为0.05~0.15mL/min、外层进料速率为0.1~0.2mL/min时能获得较为明显的皮芯结构，并简要比较了不同配方的体系制备出的样条的性能差异。以皮芯结构挤出成型实验的配方及工艺为基础，设计并制造了新型皮芯结构3D打印设备，配合编写的自动化控制软件实现皮芯结构自动化3D打印。工艺探究结果表明设定打印线径为0.7~0.9mm、初始Z轴高度为0.8mm、打印速率600~800mm3/min时打印效果较好。测试表明通过调整配方可实现拉伸强度1.77~36.9MPa、断裂伸长率1.97%~6.52%、邵氏硬度18.4~74.2HD、冲击强度4.7~12.9J/m2范围内的性能调控。制备出的打印件皮芯结构各自独立，界面处未发生化学交联，皮层组分可以提高芯层组分的机械性能与耐热性，打印件可在300℃以下保持热稳定。收起

关键词 : 3D打印皮芯结构光固化丙烯酸树脂

6. 湿法纺丝弹性复合纤维的制备及其应变传感性能研究

[学位论文] 李汶玥青岛大学 2021年硕士导师: 陈韶娟共84页

摘要 : 近年来，智能可穿戴产品被广泛应用于人体活动监测、运动行为追踪、医学健康恢复、用户五感识别等领域，为人们生活提供了极大的便利。应变传感器作为智能可穿戴产品的核心部件之一需具有响应时间短、灵敏度高、稳定性好等特点。因为刚性大，拉伸受限... 展开近年来，智能可穿戴产品被广泛应用于人体活动监测、运动行为追踪、医学健康恢复、用户五感识别等领域，为人们生活提供了极大的便利。应变传感器作为智能可穿戴产品的核心部件之一需具有响应时间短、灵敏度高、稳定性好等特点。因为刚性大，拉伸受限等缺陷，传统金属基应变传感器在智能可穿戴领域的发展受到制约。纤维基柔性应变传感器具备柔软、轻便、可编织、贴合人体等特点，被认为是制备新一代柔性智能可穿戴电子产品的理想材料。现有的纤维基柔性应变传感器具有拉伸大，稳定性和重复性好，灵敏度高等特点，但众多优势较难同时获得，特别是高灵敏度与高拉伸性不能兼顾。本课题选用苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物（SBS）为聚合物基体，多壁碳纳米管（MWCNTs）为导电填料，采用湿法纺丝的方法制备出具有高灵敏度、拉伸性好、稳定性好的弹性导电复合纤维。（1）探索了导电复合纤维的基体材料SBS的可纺性。通过对比四氢呋喃（THF）、环己烷（CYH）、乙酸乙酯（EAC）三种溶剂对SBS纤维性能的影响，选择出THF继续参与纺丝。探索了纺丝液浓度、纺丝速率及牵伸倍数对SBS纤维的性能的影响。研究发现，纺丝溶液浓度为25%时，SBS纤维具有最高的断裂伸长率和优异的弹性回复性能；纺丝速率为5mm/h时，SBS纤维具有最高的断裂强度和断裂伸长率；随着牵伸倍数的增加，SBS纤维的断裂强度逐渐上升，断裂伸长率逐渐下降，弹性回复性能变差。（2）探索了SBS/MWCNTs导电复合纤维的可纺性。通过对比MWCNTs、羧基化碳纳米管（MWCNTs-COOH）、氨基化碳纳米管（MWCNTs-NH2）和羟基化碳纳米管（MWCNTs-OH）对导电复合纤维可纺性的影响，筛选出MWCNTs-COOH为导电填料参与纺丝。研究发现，当MWCNTs-COOH的添加量大于7%时，纤维具有良好的导电性，其电导率为1.26×10-4S/cm。同时，复合纤维表面粗糙且内部存在MWCNTs-COOH颗粒的聚集，导致其力学性能相较SBS纤维发生一定程度下降。（3）为了降低MWCNTs-COOH的用量，对纤维结构进行了优化，制备了以SBS/MWCNTs-COOH为皮层，以SBS为芯层的皮芯结构导电复合纤维。研究发现，纤维具有明显的皮芯结构；断裂强度和断裂伸长率随MWCNTs-COOH含量的增加有所降低，弹性回复率均大于84%；纤维表现出极高的灵敏性和较高的可拉伸性，可探测应变低至0.5%的响应信号，最大可探测到44%的应变范围；纤维的稳定性较好，可承受4000次以上的拉伸-释放循环测试；通过热失重分析测试发现，皮芯结构的设计使得MWCNTs-COOH的实际用量分别为0.77%，1.59%，2.63%和3.62%，与SBS/MWCNTs-COOH导电复合纤维中的MWCNTs-COOH用量相比下降了88.30%、81.27%、72.97%和64.99%。（4）将皮芯结构导电复合纤维作为纬纱垫入衬纬纬编织物中探索了织物对监测模拟弯曲、压缩和扭转运动中各种应变信号的可行性，总结出电阻（R）与运动角度（α）之间的关系式：对于弯曲产生的拉应变，得到R=215.6α3-18093.5α2+406773.5α+11669700.0（拟合优度（r2）为0.996）；对于压缩产生的压应变，得到R=341903.6α2-6.8α+9663280.0（r2为0.990）；对于扭转产生的扭应变，得到R=9538.8α3-864829.7α2+24072200.0α+168514000.0（r2为0.998）。这些结果表明该皮芯结构导电纤维可用于人体运动监测及动作捕捉等领域。收起

关键词 : 湿法纺丝纤维基应变传感器皮芯结构

7. 减缓聚丙烯腈预氧化纤维皮芯结构形成的策略研究

[学位论文] 张慧敏长春工业大学 2021年硕士导师: 张会轩共63页

摘要 : 聚丙烯腈（PAN）基碳纤维具有高比强度、高比模量、耐高温、耐腐蚀等优异性能，是复合材料的理想增强体。在PAN基碳纤维的制备过程中，预氧化过程是制备高性能碳纤维的重要步骤。在此过程中，氧气向PAN纤维内部扩散受到的阻力以及不可控的预氧化反应，... 展开聚丙烯腈（PAN）基碳纤维具有高比强度、高比模量、耐高温、耐腐蚀等优异性能，是复合材料的理想增强体。在PAN基碳纤维的制备过程中，预氧化过程是制备高性能碳纤维的重要步骤。在此过程中，氧气向PAN纤维内部扩散受到的阻力以及不可控的预氧化反应，极易产生皮芯结构并遗传给碳纤维，会降低最终碳纤维的力学性能。因此，深入研究PAN纤维在预氧化过程中的化学、物理结构演变规律，对减轻预氧化纤维的皮芯结构进而制备高性能碳纤维具有重要意义。本文通过傅里叶变换红外光谱（FTIR）、电子扫描显微镜（SEM）、广角X射线衍射仪（WAXD）、高分辨拉曼光谱（Raman）和纤维强度仪等测试技术，探究了KMnO4溶液改性以及增加预氧化过程中气氛压力对PAN预氧化纤维结构均匀性的影响，具体研究内容如下：（1）通过调节KMnO4水溶液改性条件和预氧化工艺条件获得改性PAN纤维以及预氧化纤维，深入研究了改性PAN纤维物理、化学结构的演变与力学性能之间的影响，以及PAN纤维改性对进一步获得均质预氧化纤维的影响。实验结果表明：PAN纤维在KMnO4溶液改性过程中不仅发生了部分环化反应，也伴随部分水解反应。本论文PAN纤维在KMnO4水溶液改性过程环化程度约为2.5%时，可有效的减弱预氧化纤维皮芯结构的形成。（2）详细地研究了气氛压力对PAN纤维在预氧化过程中物理、化学结构的演变规律以及皮芯结构的影响。研究结果表明，预氧化过程压力的增加，对环化反应有显著的阻碍作用，但是其对氧化反应（特别是摄氧反应）的发生有明显的促进作用。压力预氧化过程中，环化反应首先发生在非晶区。增加预氧化过程中的气氛压力可以有效提高预氧化纤维的径向均一性，从而减弱了皮芯结构的产生。收起

关键词 : PAN纤维 KMnO4水溶液改性气氛压力预氧化皮芯结构

8. 皮芯复合智能调温纤维制备研究

[学位论文] 汤文斌东华大学 2020年硕士导师: 马晓建;徐锦龙共60页

摘要 : 智能调温纤维是一种具有相变蓄热特性的功能性纤维，它能够主动地对周围环境温度的变化做出响应，当环境温度升高，纤维内的相变材料发生固液相变并吸收和储存热量；当环境温度降低，纤维内的相变材料发生液固相变并释放出热量，从而减小纤维表面温度... 展开智能调温纤维是一种具有相变蓄热特性的功能性纤维，它能够主动地对周围环境温度的变化做出响应，当环境温度升高，纤维内的相变材料发生固液相变并吸收和储存热量；当环境温度降低，纤维内的相变材料发生液固相变并释放出热量，从而减小纤维表面温度的波动，改善织物的舒适性。传统熔融纺丝法制备纤维的过程中，纺丝熔体的温度和压力都较高，在这种高温高压条件下，相变材料易发生热降解或异构化现象，从而大大降低相变材料的调温效果。因此，为降低熔纺过程中高温高压条件对相变材料造成的不利影响，本文利用数值模拟方法，进行熔融纺丝组件设计和工艺参数确定，通过系列纺丝实验制备了一种皮芯型智能调温纤维，具体研究内容如下：首先测试了纺丝原料的热学性能以及流变性能，验证了所选相变材料的调温范围包含人体体感舒适温度范围，从而确定了模拟纤维挤出成形过程所需的材料特性参数。其次，设计了皮芯复合智能调温纤维纺丝组件，利用POLYFLOW软件对液态石蜡和聚丙烯熔体在纺丝组件内的流动过程进行数值模拟，分析了聚丙烯熔体在不同导孔结构的喷丝板孔道内的速度、压力、剪切速率的差异；模拟纤维的挤出成形过程，分析了不同流量比条件下的挤出成形规律，确定纺丝组件结构参数与纺丝工艺参数范围。再次，改进纺丝实验平台，通过系列纺丝实验，利用加工的纺丝组件，针对不同流量比，制备出皮芯复合智能调温纤维。最后，通过差示扫描量热仪测试了不同石蜡流量制备的皮芯复合智能调温纤维的相变潜热；利用红外热成像仪测试皮芯复合智能调温纤维的调温效果，测试结果表明，随着石蜡流量的增加，纤维中石蜡组分含量越高，纤维的相变潜热也有所增强，制备出的智能调温纤维具有良好的调温性能。收起

关键词 : 智能调温纤维相变材料皮芯结构熔融纺丝

9. 混有热熔粘结复合纤维的毛/涤织物后整理工艺研究

[学位论文] 孙波北京服装学院 2002年硕士导师: 王懽;张建春共38页

摘要 : 该文以热熔粘结复合纤维及其织物为研究对象.热熔粘结复合纤维具有明显的皮芯结构,皮层组分是经过改性的聚醚酯,芯层组分为经过改性的涂纶,采用热熔粘结复合纤维与天然纤维混纺,以使织物达到抗皱免烫和可机洗的效果.该文运用差示扫描量热法(DSC)、差热... 展开

关键词 : 热熔粘结复合纤维皮芯结构热定型压烫可机洗

10. PAN基碳纤维皮芯结构的形成过程及去除方法

[学位论文] 孙立昊长春工业大学 2020年博士导师: 敖玉辉共119页

摘要 : 聚丙烯腈(PAN)基碳纤维不仅继承了碳材料的固有属性，同时还有纤维的柔软性和可纺性，是高性能复合材料的新型增强体。PAN基碳纤维是通过纺丝、热稳定化和碳化三个阶段制得的，然而皮芯结构非常容易在制备过程中形成并遗传给碳纤维，从而影响碳纤维的... 展开聚丙烯腈(PAN)基碳纤维不仅继承了碳材料的固有属性，同时还有纤维的柔软性和可纺性，是高性能复合材料的新型增强体。PAN基碳纤维是通过纺丝、热稳定化和碳化三个阶段制得的，然而皮芯结构非常容易在制备过程中形成并遗传给碳纤维，从而影响碳纤维的最终性能。因此，为了制得高性能的PAN基碳纤维，了解皮芯结构的形成过程、掌握消除皮芯结构的方法是十分有意义的。针对上述问题，本论文主要进行以下内容的研究： (1)PAN基纤维在湿纺过程中的微结构变化通过湿法纺丝，将PAN基共聚物纺成原丝。采用广角X射线衍射光谱(WAXD)小角X射线散射(SAXS)、扫描电子显微镜(SEM)、原子力显微镜(AFM)、定量纳米力学性能测试(QNM)等检测技术，系统研究了PAN基纤维在湿纺过程中微结构的变化，详细探讨物理皮芯结构的形成原因及其遗传特性。WAXD和SEM检测结果表明，凝固成型阶段的初生纤维具有均匀的三维微原纤网络结构，结晶度低且无取向。皮部和芯部凝固速度的不同导致物理皮芯结构在湿纺初期阶段就已经形成。随着牵伸力的增长，结晶度和取向度首先在纤维皮部区域增长，然后在芯部区域增长。纤维内部不均匀的力分布导致了物理皮芯结构变得更明显。SAXS和SEM检测结果表明，在凝固成型阶段，不同尺寸的圆孔随机分布在微原纤网络中。孔的形状、体积分数强烈依赖于微原纤网络的致密度。随着微原纤网络的异质性收缩，孔的体积分数减小，形状变得细长，且皮部区域的致密度高于芯部。AFM和QNM检测结果表明，蒸汽牵伸工艺可以改善纤维芯部区域的原纤网络结构，是消除物理皮芯结构、制备匀质PAN基原丝的关键步骤。 (2)PAN基纤维在热稳定化过程中的微结构变化通过梯度热稳定化工序，将PAN基原丝制成预氧丝。采用衰减全反射傅里叶变换红外光谱(ATR-IR)、AFM、纳米红外(nano-IR)、WAXD、SEM、X射线能谱仪(EDS)、光学显微镜(OM)以及纳米洛伦兹接触共振(nano-LCR)等检测技术，系统研究了PAN基原丝在热稳定化过程中的微结构变化，详细探讨了化学皮芯结构的形成原因及其遗传特性。ATR-IR、AFM、nano-IR检测结果揭示了特殊官能团在纤维内部的径向分布，分析结果表明氧气在纤维内部的浓度梯度分布导致了化学皮芯结构的形成。在氧气充足的条件下，大量的梯形芳香环在纤维皮部区域形成，主要通过氧引发的脱氢反应发生分子间交联。在缺氧条件下，大量的孤立芳香环在芯部区域形成，分子间交联主要依靠共聚单体的浓度以及共轭多烯结构发生的迪尔斯-阿尔德反应。此外，用SEM和OM观察了皮部和芯部断裂形貌和抛光形貌的不同，为纤维内部的晶体转化提供了证据。进一步地，首次通过nano-LCR测试得到了纤维内部更精确的模量分布，测试结果进一步证实了热稳定过程中发生的分子间交联、晶体结构重排过程及化学皮芯结构的形成过程， (3)稳定化效率对皮芯结构的影响通过调控进料口压力、热稳定温度和时间，制得不同直径、不同热稳定效率的PAN基纤维。采用差示扫描量热仪(DSC)、热重分析仪(TGA)、OM、SEM、密度梯度柱(DGA)、拉曼光谱(Raman)、WAXD以及拉伸试验机等检测技术，详细探讨了纤维直径、热稳定效率对PAN基碳纤维皮芯结构和性能的影响。OM和SEM检测结果表明了预氧丝的皮芯结构会在后续的碳化过程中遗传给碳纤维，进而影响碳纤维的最终性能。细旦化的PAN基原丝更适合高效热稳定化工艺；SEM和Raman检测结果表明提高稳定化效率可降低氧气向纤维内部扩散的速度。在氧气扩散速率较慢的条件下，更容易在纤维面内方向形成连续的共轭层，这有益于PAN基碳纤维拉伸强度的提高；当稳定化效率增加到一定程度时，化学皮芯结构容易出现，这将导致PAN基碳纤维的拉伸强度降低；WAXD和拉伸试验测试结果表明通过调节热稳定化效率不仅可以提高了碳纤维的拉伸强度，也有效解决了高强度碳纤维模量过高的问题。收起

关键词 : 聚丙烯腈碳纤维皮芯结构纳米技术拉伸强度