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前沿

2018-01-11

纺织科学研究 2018年1期
关键词:柔性石墨纤维

聚酯阻燃抗熔滴取得重要进展

针对聚酯阻燃和抗熔滴相矛盾这一国际难题,中国工程院院士王玉忠课题组经过多年研究沉淀,取得了一系列重要进展。课题组研究发现,聚酯的熔滴特性归因于聚酯自身高度线性结构和高温下低的熔体粘度。要改变PET燃烧时熔滴这一特性,就必须改变材料原有的线性结构和低的熔体粘度。但如果改变了聚酯的线性结构和熔体行为,势必会使PET的可纺性、加工性、物理机械性能等各方面性能受到严重影响。

基于上述背景,王玉忠教授团队创造性地提出高温自交联的智能阻燃聚酯概念,即聚酯在加工、纺丝、使用等普通条件下不交联,但在被点燃状态下时可以快速发生化学交联,使熔体黏度骤增并加速炭化,从而同时实现阻燃和抗熔滴。该团队通过聚合物分子结构的设计,通过熔融缩聚在PET分子链中引入可自交联功能集团(如二苯乙炔、偶氮苯、苯基马来酰亚胺等),制备自交共聚酯,所得共聚酯可在保持PET原有特性的情况下,实现阻燃不熔滴。同时这种共聚酯不含任何传统阻燃元素(如Cl、Br、P等),为绿色阻燃新技术提供了一种全新的策略。

此外王玉忠教授团队还发展了其他两类聚酯阻燃抗熔滴技术,即“离子聚合物抗熔滴”和“高温自重排抗熔滴”。相比高温自交联的化学交联,离子聚合物以可逆物理交联的方式,增大材料熔体粘度,实现抗熔滴,如图所示,(a)为离聚物氧指数测试后样条,(b)为离聚物阻燃抗熔滴示意图。课题组设计了一系列含磷离子阻燃单体,所得的离聚物聚酯均表现出较佳的阻燃抗熔滴效果。“高温自重排抗熔滴”是通过在PET分子链中引入可高温重排的结构,在高温下通过聚合物分子重排,促进材料成碳化,实现阻燃抗熔滴。

(摘编自中国聚合物网)

多层核壳结构柔性电致发光纤维材料性能更优

日前,浙江工业大学材料科学与工程学院叶长辉教授团队与湖北大学何云斌教授、清华大学南策文院士等研究团队合作,在可编织、可穿戴的柔性电致发光纤维材料研究方面取得进展,研究成果发表在《Advanced Electronic Materials》上,并被选为杂志当期的封面。

为了解决柔性发光材料发光强度较低、力学稳定性较差、亮度不均匀的问题,研究团队在已有的银纳米线透明导电材料的研究基础上,结合弹性体纤维材料以及无机电致发光材料,构筑了多层核壳结构的柔性可编织、可穿戴电致发光纤维材料,在相同的驱动电压下,实现了更高的发光强度、更好的力学稳定性以及更优的亮度分布。

研究展示了由不同发光颜色的纤维材料构成的织物实物图,可以通过发光材料的搭配,实现绚丽的颜色效果。与文献中报道的柔性电致发光材料相比,长时间连续发光以及反复弯折测试结构表明,团队研发的纤维结构电致发光材料性能更稳定,相同驱动电压下亮度更高、发光强度空间分布更均匀。有趣的是该材料即便在汗液浸渍的情况下,发光性能也不受影响。研究发现,银纳米线电极材料优异的导电性及柔韧性,是提升可编织电致发光纤维材料性能的关键,因此团队研发的发光纤维材料在可穿戴电子产品领域有着广泛的应用前景。

(摘编自浙江工业大学材料科学与工程学院)

纺织生物电池将作为可穿戴设备的基础供能

据报道,由宾汉姆顿大学电气与计算机科学助理教授Seokheun Choi领导的研究人员开发出了一种纺织生物电池,或将作为未来可穿戴电子产品的基础供能。

与之前的纸基微生物燃料电池相比,其能产生的功率更大,即使经过反复的扭转和拉伸循环,织物基电池仍具有稳定的发电能力。

微生物燃料电池被一些人认为是可穿戴设备的最佳电源,因为微生物细胞可以作为生物催化剂,提供稳定的酶促反应和较长的使用寿命,即使人类身体产生的汗水也可以作为支持细菌活力的潜在燃料。

Choi表示,未来对灵活、可伸缩的电子设备有很迫切的需求,因其可以很容易地与各种各样的材料集成,以收集实时信息。他补充说,这样的电子设备,即使是在复杂曲线形状的基质上使用,也可以可靠地进行。虽然可穿戴设备的研发还处于初级阶段,但很容易看出这种性质的电池是有益的,例如Levi's Commuter Trucker智能夹克利用可拆卸的“卡扣”来驱动夹克的高级功能。

该研究成果《柔性和可拉伸生物电池:在单一纺织层中无膜微生物燃料电池的单片集成》发表在《先进能源材料》(Advanced Energy Materials)杂志上。

(摘编自可穿戴设备网)

柔性钙钛矿太阳能电池有望应用于可穿戴电子设备

近年来,金属有机杂化钙钛矿太阳能电池以其优越的光电转换性能而受到广泛关注。但柔性钙钛矿太阳能电池尚未能切实应用于可穿戴电子设备中,原因是当前柔性器件仍存在大面积重现性差和弯折性能衰减的问题。

中科院化学研究所绿色印刷院重点实验室研究员宋延林课题组,在前期研究的基础上,发现柔性钙钛矿器件中的界面层对钙钛矿层的生长和稳定性具有较大影响。研究发现,通过纳米组装-印刷方式制备的蜂巢状纳米结构可以有效释放器件弯折时产生的应力,并作为支架诱导钙钛矿薄膜结晶。同时,该结构作为光学谐振腔可对整个器件进行光富集调控,从而提高器件的光吸收效率。引入蜂巢状纳米支架后,所制备的柔性钙钛矿太阳能电池光电转换效率达12.32%。进一步研究发现,该电池具备优异的耐弯折性,可应用于柔性太阳能电池组件。该太阳能电池组件光电转换效率高、性能稳定,可广泛应用于各类可穿戴器件。研究得到了国家自然科学基金委、科技部和中国科学院的支持,为研发新一代可穿戴电子设备提供了新的思路和方法,研究成果发表在Advanced Materials杂志上。

(摘编自中国科学院)

用静电纺丝法制备聚吲哚及其复合材料的线型超柔性电极

近日,东华大学纤维材料改性国家重点实验室杨升元副教授和朱美芳教授在《ACS Applied Energy Materials》上发表其最新研究成果。

研究者通过静电纺丝,以不锈钢纱线作为纳米纤维的接收器,使聚吲哚/炭黑复合纳米纤维通过静电吸附自组装包裹在不锈钢纱线上,制得了超柔性线型电极。该课题组前期的一系列工作已经从聚合-纺丝-器件系统地研究了聚吲哚纳米纤维及其复合材料在超级电容器等储能器件上的应用潜力。而此次通过这种新型却简单的工艺,制备了聚吲哚及其复合材料的线型超柔性电极,将该线型电极编织或针织进织物后发现其比电容并无显著变化,一定程度上说明了该工艺在设计可穿戴柔性器件中有着较好的应用前景,即该方法可用于制备各种纺织柔性智能纱线(如以PET纤维为基底),且其电化学性能可通过与碳纳米管、石墨烯以及MXene等复合而进一步提升。相关研究工作得到了上海市晨光计划、上海市科技创新行动计划、国家自然科学基金和国家重点研发计划的资助。

(摘编自高分子科技)

石墨烯杂化纤维亲水性优异

当前,石墨烯纤维材料作为制备柔性电子器件的一种优选材料得到广大科研人员的关注,在柔性储能器件和智能传感器件等领域有着巨大的应用潜力。但由于石墨烯片层严重堆叠及其自身天然的疏水性等缺点,极大地限制了其在宏观材料中的应用。

此前,东华大学的朱美芳教授团队开发了一种石墨烯溶液的非液晶纺丝方法,通过碱液调节溶液中石墨烯片层表面的带电性,使片层间产生强烈的静电排斥力,形成无序排列,规模化连续制备得到具有高电化学性能的多孔纯石墨烯纤维,并取得了一系列的研究进展,如通过这种方法得到具有高强度、高亲水性及高电化学性能的聚乙烯醇/石墨烯杂化纤维。近期,该团队在前期的工作基础上,利用纤维素纳米晶具有一维棒状刚性结构、表面富含亲水性基团的特点,将其作为纳米增强单元,通过上述纺丝方法,结合化学还原获得了多组分异质组装的rGO/CNC杂化纤维。

研究发现,该方法制备的石墨烯杂化纤维具有多方面优势:(1)CNC的纳米棒状形态不仅能够与石墨烯片层形成插层结构,改善石墨烯纤维中石墨烯片层堆积严重的现象,而且还能抑制石墨烯片层在纤维成形过程中可能存在的弯曲和折叠,使其在纤维轴向上排列,从而形成有序的纳米孔道结构,为电解质传输提供畅通无阻的纳米通道;(2)由于自身的刚性结构,CNC不会在石墨烯片层表面形成如同高分子链包覆的状态,在增强其性能的同时,维持石墨烯片层在纤维轴向的有效连接,保证杂化石墨烯纤维的高导电性;(3)CNC表面丰富的亲水性基团不仅能与石墨烯片层表面残留的含氧官能团(羟基、羧基、碳基等)形成强作用的氢键网络,有效增强其力学性,而且其亲水性纳米单元能赋予石墨烯高亲水性,有效提高纤维与电解质溶液的亲和性。

随后,研究人员将得到的杂化石墨烯纤维组装成超级电容器,发现其具有优异的电化学性能,同时具备优异的串并联性及柔性,在同类超级电容器中具有相对较高的能量密度和功率密度。研究表明,该杂化石墨烯纤维作为柔性电极材料在可穿戴电子器件,特别是柔性超级电容器领域具有广阔的应用前景。

(摘编自X-MOL)

新型柔性防水导电耐火纸研发成功

最近,中国科学院上海硅酸盐研究所朱英杰研究员带领的研究团队在羟基磷灰石超长纳米线耐火纸的研究工作基础上,采用羟基磷灰石超长纳米线作为主要原料并负载导电碳黑,再用聚二甲基硅氧烷进行涂层化处理,研制出了新型羟基磷灰石超长纳米线基柔性防水导电耐火纸,集成了防水、导电、电热、耐火阻燃等多个功能,能够在各种严酷的环境(强酸、强碱、高湿、高温、冰雪等)中全天候稳定工作。

羟基磷灰石超长纳米线和导电碳黑构筑了多级粗糙结构,聚二甲基硅氧烷涂层化提供了疏水性,多级粗糙结构和疏水性的协同作用使柔性导电耐火纸具有超疏水表面,具有防水性能、自清洁功能和高热稳定性,还能够耐受各种严酷环境。

新型羟基磷灰石超长纳米线基柔性防水导电耐火纸的制备和性能测试如图所示:(a)制备过程;(b) 新型柔性防水导电耐火纸即使在水下也可稳定工作,连接的小灯可持续发光; (c) 未加直流电压时,新型柔性防水导电耐火纸的除冰过程;(d) 施加直流电压时,新型柔性防水导电耐火纸的除冰过程;(e) 新型柔性防水导电耐火纸即使在火中灼烧也可稳定工作,连接的小灯可持续发光。 其中,(c) 、(d) 表明其具有电热效应,通电后能在短时间内快速升温,有望应用于高效快速除冰。

相关研究结果发表在美国化学会《应用材料与界面》期刊上,并申请了一项发明专利。 该研究工作得到国家自然科学基金、上海市科委、中科院上海硅酸盐研究所创新重点项目等资助。

(摘编自中国科学院上海硅酸盐研究所)

兰精集团联手DL1961发布新一代牛仔布产品

2017年11月29日,奥地利兰精集团宣布了与DL1961的创新合作,即DL1961牛仔布的材料将添加兰精Refibra™ 品牌莱赛尔纤维。通过添加利用可再生木材和使用回收棉制成的纤维来制作服装是一种可持续性的创新,而这种创新同时保留了纤维的质感。

DL1961是第一个在其牛仔系列中使用Refibra™ 纤维的,但这并不是其与兰精的第一次合作,自2012年以来DL1961牛仔通过使用兰精的弹力®lyocell纤维,在行业和与客户中取得了巨大的成功。

Refibra™ 纤维作为新一代的弹力lyocell纤维,是由木浆与棉花废料按比例混合纺丝而成的。兰精集团是第一家在商业规模上可提供利用可回收材料制备人造纤维的制造商,也是这项技术的先驱,其目的自然是减少从自然中获取原料,降低对自然资源的依赖,而Refibra™纤维则在纺织品的循环经济中迈出了重要的一步。此外,Refibra™ 纤维的创新之处还在于,其兼具了两种优势——棉絮回收率高和创新的可持续生产工艺。

DL1961首席执行官艾哈迈德表示,“这是我们作为牛仔行业领导者的责任,确保我们追求更好的流程和材料,减少环境足迹,同时为我们的客户提供更新更先进的牛仔产品。与兰精集团合作,可以使我们创造世界上最高效、最优质的牛仔裤的梦想成为现实。”

兰精牛仔服装全球业务发展总监特里西亚·凯里表示,“普通牛仔装的生产对环境有很大的影响,而消费者也在考虑环境问题。我们很高兴与DL1961牛仔品牌合作,将Refibra™ 纤维带给牛仔消费者,使牛仔装不仅合身和时尚,还具有可持续性。”

(摘译自兰精集团/马安冬)

英国ELG碳纤维公司将与Land Rover BAR合作拓展美国市场

2017年11月29日,全球回收碳纤维技术的领导者――ELG碳纤维有限公司和Land Rover BAR合作,对其全部组件尽量回收利用,以减少碳纤维过程浪费,从而有效利用这些宝贵的材料。ELG公司将成为该团队的技术供应商,回收最终用途的部件中所含的高性能碳纤维,并处理所有的碳纤维制造废料。回收的纤维将被ELG研磨和切碎,之后被用于制造复合结构的热塑性化合物和非织造垫。两家公司都认为这次合作是解决全球碳消耗问题和提高海洋产业闭环回收意识的重要一步,同时也有助于支持精英体育的可持续发展。

这项工作是建立在成功的可行性研究基础上的,研究表明高质量的碳纤维可以从加工废料和最终用途的部件中回收,并转化成可以在海洋产品制造中使用的产品。追踪这些废料的来源是Land Rover BAR考虑的一个重要方面,因此ELG对所有原料进行了一系列测试,以确保每批处理过的材料都有正确的分类,之后分配惟一的代码,以在随后的过程中提供完整的可跟踪性。

(摘译自ELG碳纤维有限公司/马安冬)

比利时Devan化学公司推出新的抗菌品牌系列

2017年11月30日,比利时Devan化学公司推出新的多功能抗菌品牌系列,该品牌系列的产品是众所周知的,但最近改名为Quat -Silane抗菌剂,并增加了额外的功能,从而使得纺织制造商可以通过单一的处理让纺织品获得多种功能。

Devan最新的抗菌的解决方案BI-OME®,并且已与其他功能结合到一起,提供了多种组合:bi-ome快干,将抗菌性能(用于气味控制)与先进的水分管理特性结合在一起,以促进高效和快速的蒸发,帮助冷却,并带来舒适感;双ome拉伸,结合抗菌剂溶液与拉伸恢复性能;一种更具革命性的变异是bi-ome AV,除了具有抗菌性能外,还具有抗病毒活性。

由于采用了跨境支持包装(工厂培训、质量控制等)和独特的产品优势,Devan的抗菌技术在全球范围内被广泛采用。bi-ome是完全BPR和EPA兼容的,Oekotex和Bluesign注册,可以在世界范围内交付,适用于服装、家用纺织品、床上用品等。

(摘译自Devan化学公司/马安冬)

中纺标《绿色产品评价 纺织产品》标准获发布

近日,国家质量监督检验检疫总局、国家标准化管理委员会2017年第30号公告批准发布了13项涉及消费品领域绿色产品评价的标准,其中GB/T 35611-2017《绿色产品评价 纺织产品》是国内出台首项纺织绿色产品评价的国家标准。该标准由中纺标检验认证股份有限公司(以下简称“中纺标”)牵头,中国标准化研究院、中国纺织工业联合会等单位共同参与制定。

该项标准是在贯彻落实中共中央、国务院发布的《生态文明体制改革总体方案》以及国务院发布的《国务院关于积极发挥新消费引领作用、加快培养形成新供养新动力的指导意见》背景下,由国家标准化管理委员会组织开展制定的。该标准的发布实施是落实供给侧改革,推动纺织服装消费品领域的技术水平和产品质量提升的有效手段;是满足消费升级需求,为人民健康生活提供保障;是规避国际绿色壁垒,提高产品国际影响力的重要保障;是降低企业绿色相关产品开发和评价成本,减少政府负担的有效途径。为实现利用标准化手段提高绿色供给,引领绿色消费,推进供给侧结构性改革等方面具有重要意义。

中纺院海安分院获评南通市星级中小企业公共服务平台

为加强南通市中小企业服务体系建设,不断改善中小企业发展环境,客观、科学、公正评价中小企业公共服务平台的建设水平、服务能力和服务绩效,同时为培育省三星级以上中小企业公共服务平台作准备,近日,南通市经济和信息化委员会组织开展了2017年度南通市星级中小企业公共服务平台评定工作。经各县(市)区审核推荐和评审,中国纺织科学研究院有限公司海安分院(以下简称“中纺院海安分院”)纤维新材料产业技术研发中心与其他11家单位共同被认定为2017年度南通市星级中小企业公共服务平台。

中纺院海安分院自2017年开始运行以来,始终致力于将中纺院在纤维新材料产业技术方面的相关资源优势与地方经济发展相结合,搭建产学研联动机制。目前,中纺院海安分院已为海安多家企业提供技术服务并合作开发石墨烯锦纶等差别化功能型产品,同时,多次为当地及周边企业提供锦纶切片、纤维、面料性能检测与评价服务。

此次评定是对中纺院海安分院工作的认可和鼓励,海安分院不负政府和企业的委托和信任,充分借助院总部资源,为海安及周边企业提供更多优质服务。

中纺院(浙江)技术研究院有限公司一项目获天津市科学技术进步奖

近日,中纺院(浙江)技术研究院有限公司与天津工业大学等单位共同开展的“基于不同光催化体系的环境净化功能纺织品制备关键技术及产业化”项目获天津市科学技术进步奖二等奖。

该项目主要针对目前我国环境净化功能纺织品的迫切需求及其制造技术的不足,基于纤维表面功能化技术原理进行了系统攻关,研发了面向环境净化的纤维金属配合物和宽光谱响应锐钛型纳米TiO2水溶胶整理织物纺织品制备与应用等多项具有自主知识产权的关键技术。

经过3年的努力,研究团队开发了包芯纱网状机织物环境催化材料的纺纱、织造和改性技术,发明了宽光谱响应锐钛型纳米TiO2水溶胶的规模化生产装置,建立了包括车内顶蓬和座椅材料等汽车用纺织品的生产工艺,整体技术达到国际先进水平。同时建成了包括光触媒无缝墙布和遮光窗帘等具有净化功能的家纺织物生产线及国家室内空气净化面料产品开发基地,为我国环境净化工程和健康产业提供了低成本高性能环境净化材料。

项目至今已申请国家发明专利23项,其中授权12项;发表论文36篇,其中27篇被SCI收录;培养博士4名,硕士12名。项目产业化后新增销售额2.26亿、新增利税0.85亿,取得了显著的社会效益和经济效益。

中纺院纤维新材料分院获“功能聚酯与聚酰胺纤维材料制造技术科研基地”称号

为整合行业优势和资源,中国纺织工程学会在成员单位中遴选出了10家在细分领域有特色,且具有科技创新引领和示范作用的单位作为其科研基地,并在2017年中国纺织学术年会上进行了授牌仪式。

其中,中国纺织科学研究院有限公司纤维新材料分院凭借自身优势,被中国纺织工程学会授予“功能聚酯与聚酰胺纤维材料制造技术科研基地”称号。

中纺院一期绿纤产业化技术已经成熟

2017年12月8日下午,中国通用技术集团副总经理周明春莅临中国纺织科学研究院有限公司(以下简称“中纺院”)主持召开绿色纤维技术专题研讨会。中纺院董事长、党委副书记、总经理庄小雄,党委书记、副总经理王丽薇,副总经理刘瑞彪,副总经理仝文奇,总会计师王奇志,副总经理李鑫以及绿纤项目核心技术骨干出席了会议。

现阶段,中纺院一期1.5万吨新溶剂法纤维素纤维产业化整体技术已经成熟、生产运行基本平稳、产品质量良好、一等品(含优等品)率较高,目前市场供不应求且潜力看好。集团领导班子经研究,一致认为可以加快发展二期1.5万吨新溶剂法纤维素纤维产业化项目。周明春同中纺院与会专家和领导围绕绿色纤维二代乃至更长远的整体技术开发、优化和升级进行了充分交流,现场气氛十分热烈。会议最后他强调,二期绿纤产业化项目要进一步提升科技含量,同时保障技术的成熟稳定,力争成为世界第一。

此次技术专题研讨会统一了思想,形成了绿纤项目科技发展的高度共识,进一步理清了中纺院绿纤项目科技工作的方向目标和路径举措。

中纺化工开展OEKO-TEX体系专题培训

为了更好地掌握行业新标准,使产品符合行业标准的变化与客户的要求,2017年12月19日,北京中纺化工股份有限公司特邀请了瑞士TESTEX特思达(北京)纺织检定有限公司的高级工程师朱建萍来公司做专题培训。公司领导及研发人员、销售人员等参加了培训。

TESTEX瑞士纺织检定有限公司是OEKO-TEX(国际纺织和皮革生态学研究和检测协会)最主要成员,担任OEKO-TEX秘书处职责,国际纺织和皮革生态学研究和检测协会为ZDHC组织成员。

会上,朱建萍作了《信心之路——用OEKOTEX体系建立行业信心》的专题报告,分别对OEKOTEX发展现状、STANDARD 100 by OEKO-TEX、ECO PASSPORT by OEKO-TEX做了介绍,对纺织行业最关心的供应链、生产环节、安全、化学品、社会责任、环境等热点问题,提出了积极的应对方案。重点讲解了“染料和助剂方面的测试方法及测试标准”、“STANDARD 100常见不合格项目及解决方案”等方面的知识。

通过此次专题培训,企业更加清楚地认识到应对环保新政策及行业新标准的紧迫性。未来,中纺化工将积极跟踪研究国际上环境保护和生态安全方面的法规和标准,建立完善的化学品管控体系。同时加大研发投入,做好禁用物质的替代工作,加强化学品供应链的交流和互通,从源头上保证纺织品的生态安全性。

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