异相成核和拉伸诱导对生物基PHBV复合纤维结晶结构与力学性能的影响

采用熔融纺丝法制备了聚(3-羟基丁酸酯-co-3-羟基戊酸酯)(PHBV)/二硫化钨(WS_2)复合纤维.利用示差扫描量热仪(DSC)、热台偏光显微镜、二维广角射线衍射仪(2D-WXRD)、纤维强力仪研究了WS_2异相成核作用和牵伸诱导作用对纤维的结晶结构和力学性能的影响.研究表明,WS_2显著提高了PHBV的结晶温度,当使用2 wt%WS_2时,复合材料的结晶温度提高到115~130oC,比纯PHBV(99~105oC)提高了约25oC.WS_2不仅没有影响PHBV球晶的径向生长速率,且明显提高了PHBV/WS_2复合材料的晶核密度,熔体成核活性Φ由1.0降低为0.49.随着牵伸倍率和WS_2用量的增加,纤维的拉伸强度呈现出先增加后减小的趋势.当添加1 wt%WS_2并采用单向牵伸3.8倍时,纤维中的晶体取向产生了β晶结构,使复合纤维的拉伸强度由纯PHBV的37 MPa提高至155 MPa,断裂伸长率由2.4%增加至45%.     

典型高分子纤维发展回顾与未来展望

高分子纤维作为发展国民经济的基础材料、国防军工的战略材料、新兴产业的前沿材料,其产品内涵与应用领域正在不断拓展.本文首先简要介绍了国内外高分子纤维材料的发展简史,其依次经历了天然纤维、人造纤维、合成纤维(差别化、功能化、高性能等纤维)等发展阶段.其次,结合本课题组相关工作重点阐述了通用型聚酯纤维、高性能聚苯硫醚纤维以及生物质聚乳酸纤维等典型高分子纤维材料的研究进展,包括发展历程、制备方法、性能优化、应用领域等内容.最后,展望了高分子纤维材料的发展趋势,我们认为基于材料、信息、生物、机械等学科交叉融合与技术突破,具有多材料、多结构、多功能的绿色、超性能、智能纤维材料将成为未来发展方向.