石墨烯处理对羊毛纤维物理性能的影响
发布时间：2021-03-18 21:44
在羊毛生产中,羊毛会经历梳理、洗毛、炭化等工艺,这些工艺会对羊毛纤维造成不同程度的损伤,导致羊毛纺织品品质降低。近年来,纳米材料中石墨烯因其自身的优异性能,在材料改性方面大放异彩。本文首先通过正交试验得到石墨烯附着于羊毛纤维的主要影响因素,再通过对羊毛纤维分别进行酸与碱处理,以模仿羊毛处理工艺中的一般过程,再利用偶联剂使石墨烯附着于无处理、酸处理与碱处理后羊毛纤维表面,得到无处理、酸处理、碱处理、石墨烯处理、酸+石墨烯处理与碱+石墨烯处理6种试验方案。研究石墨烯对羊毛纤维的表面结构与几项主要物理性能的影响。这对提高羊毛纤维自身品质与增加其自身功能多样性有重要意义。本文主要对石墨烯处理后羊毛纤维的表面结构与几项主要物理性能做出如下研究:1.采用石墨烯对羊毛纤维处理时的水浴温度、水浴时长与烘干温度为影响石墨烯附着于羊毛纤维表面的主要因素,通过设计正交试验,测试出石墨烯对羊毛纤维主要物理性能（抗拉伸、耐磨擦）的影响指标,通过对试验结果进行直观分析与方差分析,结果表现为:三个影响羊毛纤维抗拉伸性能与耐摩擦性能的因素影响程度排序为:水浴温度>烘干温度>水浴时长。2.通过对6种试验方案...
【文章来源】：内蒙古农业大学内蒙古自治区
【文章页数】：69 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１论文的研究思路??Ｆｉｇｕｒｅ．?１?Ｒｅｓｅａｒｃｈ?ｉｄｅａｓ?ｏｆ?ｔｈｅ?ｐａｐｅｒ??
毛纤维在拥有较好的??弹性外还拥有较强的抵抗外部理化作用力的特性［５４］。羊毛纤维大部分是由皮质层中??的纺锥形细胞构成，与羊毛纤维的抗拉伸强度有很大的关联。髓质层内主要成分为??充满空气的空心细胞，虽然可以提高羊毛纤维的保温性能，但是会对羊毛内部结构??造成较大的损害，形成空腔或断点，对羊毛纤维的力学性能影响极大，因此髓质层??含量较多的羊毛纤维也被称为死毛??髓质层?皮质层???：?????＾?—?????—?－??＾３｜＿伽?｜??鱗片层?破损处??图２羊毛纤维内部结构图??Ｆｉｇ．２?Ｉｎｔｅｒｎａｌ?ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ?ｄｉａｇｒａｍ?ｏｆ?ｗｏｏｌ?ｆｉｂｅｒ??石墨烯的出现证实材料是可以以二维形态出现的，推翻了材料界多年的结论，??它的具体的微观结构如下图３所示。??
?内蒙古农业大学硕士学位论文?Ｕ??图３石墨烯结构图??Ｆｉｇ．３?Ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ?ｄｉａｇｒａｍ?ｏｆ?ｇｒａｐｈｅｎｅ??石墨烯由自身碳原子的ｓｐ２杂化轨道成键，形成键角为１２０°的单层六角蜂窝结??构，单层厚度仅为〇．３５ｎｍ，这种结构使石墨烯在受到外力的作用时也可以保持结构??稳定，承受更大的作用力。石墨烯的大ＪＣ键呈未填满状态，这种状态下的自由电子拥??有一种独特的量子隧道效应，即遇到杂质的情况下不会与普通电子一样产生背散射，??这种特性让石墨烯在局域拥有超强导电性和极强的电子迁移速率。此外，石墨烯的??比表面积达到２６３０ｍ２／ｇ，可以在基材表面形成薄的大面积保护层，它的表面效应使??它与水的接触角很大，难以被水浸润，具有非常优良的疏水性能［５６］。??２．１．３羊毛纤维表面石墨烯层的制备??制备石墨烯悬浮液过程中，向水中加入六偏磷酸钠降低石墨烯与水之间的固－??液界面张力，搅拌一段时间后，形成石墨烯悬浮液。在石墨烯悬浮液中加入羊毛纤??维，由于石墨烯的表面能远髙于羊毛纤维的表面能，石墨烯自动向羊毛纤维表面聚??集（其微小的尺寸能够嵌入羊毛纤维表层的破损处，对羊毛纤维表面裂纹进行弥补），??初步形成石墨烯层。偶联剂的加入使石墨烯在羊毛纤维上进一步浸润与展开，再通??过偶联剂的化学键作用，在石墨烯、偶联剂、羊毛纤维之间形成配位键、氢键等化??学键［５７］，提高石墨烯在羊毛纤维上的附着牢度，烘干后形成石墨烯保护层。从而提??高羊毛纤维的耐摩擦性能与抗拉伸性能。其作用过程如下：??
【参考文献】：
期刊论文
[1]能源富集区市域经济发展水平空间格局演变——基于晋陕蒙甘宁地区[J]. 李博,张文忠,余建辉,刘倩倩. 自然资源学报. 2020(03)
[2]优化我国农业机械化发展探析[J]. 李艳. 南方农机. 2020(05)
[3]羊的饲养管理[J]. 张之进. 中国畜牧业. 2020(02)
[4]石墨烯在纺织上的应用研究进展[J]. 谈峰. 中国纤检. 2019(10)
[5]浅谈石墨烯在生产中的应用[J]. 周文韬. 石化技术. 2019(07)
[6]石墨烯纳米复合涂层在纤维织物表面的制备与应用进展[J]. 范鹏,金伦,罗芳华,陈国华. 表面技术. 2019(06)
[7]石墨烯改性面料的开发[J]. 胡元元,吕治家. 棉纺织技术. 2019(06)
[8]石墨烯与氧化石墨烯在纺织领域的应用[J]. 方婧,高晓红,吴海培,孙静. 棉纺织技术. 2019(06)
[9]苎麻纤维闪爆处理及性能研究[J]. 林燕萍,杨陈. 针织工业. 2019(05)
[10]石墨烯功能性织物的研究[J]. 房超. 轻纺工业与技术. 2019(05)
博士论文
[1]羊毛织物防毡缩整理及羊毛角蛋白的生物医用研究[D]. 杜壮.东华大学 2019
[2]习近平经济发展新常态思想研究[D]. 侯鹏.东北师范大学 2018
[3]中国羊毛生产和外贸格局及其影响因素分析[D]. 战英杰.中国农业科学院 2011
[4]转谷氨酰胺酶对羊毛的改性研究[D]. 张瑞萍.东华大学 2011
[5]离子液体—蛋白酶处理对羊毛表面性能的影响[D]. 袁久刚.江南大学 2010
[6]羊毛表面生物酶改性及机制研究[D]. 王平.江南大学 2010
[7]影响绵羊毛纤维与毛囊结构及生产性状的分子机理研究[D]. 李树伟.吉林大学 2008
硕士论文
[1]HRP催化羊毛织物接枝功能改性[D]. 许玲玲.江南大学 2019
[2]石墨烯复合纤维针织毛呢开发及性能研究[D]. 姚馨馨.江南大学 2018
[3]石墨烯改性落棉纤维及其吸附性能研究[D]. 苑会萌.天津工业大学 2018
[4]酸碱处理对山羊绒和羊毛的结构与拉伸性能的影响[D]. 马海.内蒙古农业大学 2017
[5]涤纶导电纤维的制备及性能研究[D]. 邱少龙.西安工程大学 2017
[6]纺织纤维/碳/金属氧化物柔性电极材料的构筑及电化学电容性能研究[D]. 郭美霞.东华大学 2017
[7]细度及易护理处理方式对羊毛性能影响的研究[D]. 李璐.北京服装学院 2017
[8]石墨烯/羧甲基棉纤维复合水凝胶的制备及性能研究[D]. 俞莉玉.东华大学 2016
[9]细羊毛超声波洗毛工艺研究及其损伤表征[D]. 黄范范.东华大学 2016
[10]表面改性对羊毛织物热湿性能的影响[D]. 赵媛.武汉纺织大学 2015
本文编号：3088978
【文章来源】：内蒙古农业大学内蒙古自治区
【文章页数】：69 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１论文的研究思路??Ｆｉｇｕｒｅ．?１?Ｒｅｓｅａｒｃｈ?ｉｄｅａｓ?ｏｆ?ｔｈｅ?ｐａｐｅｒ??
毛纤维在拥有较好的??弹性外还拥有较强的抵抗外部理化作用力的特性［５４］。羊毛纤维大部分是由皮质层中??的纺锥形细胞构成，与羊毛纤维的抗拉伸强度有很大的关联。髓质层内主要成分为??充满空气的空心细胞，虽然可以提高羊毛纤维的保温性能，但是会对羊毛内部结构??造成较大的损害，形成空腔或断点，对羊毛纤维的力学性能影响极大，因此髓质层??含量较多的羊毛纤维也被称为死毛??髓质层?皮质层???：?????＾?—?????—?－??＾３｜＿伽?｜??鱗片层?破损处??图２羊毛纤维内部结构图??Ｆｉｇ．２?Ｉｎｔｅｒｎａｌ?ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ?ｄｉａｇｒａｍ?ｏｆ?ｗｏｏｌ?ｆｉｂｅｒ??石墨烯的出现证实材料是可以以二维形态出现的，推翻了材料界多年的结论，??它的具体的微观结构如下图３所示。??
?内蒙古农业大学硕士学位论文?Ｕ??图３石墨烯结构图??Ｆｉｇ．３?Ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ?ｄｉａｇｒａｍ?ｏｆ?ｇｒａｐｈｅｎｅ??石墨烯由自身碳原子的ｓｐ２杂化轨道成键，形成键角为１２０°的单层六角蜂窝结??构，单层厚度仅为〇．３５ｎｍ，这种结构使石墨烯在受到外力的作用时也可以保持结构??稳定，承受更大的作用力。石墨烯的大ＪＣ键呈未填满状态，这种状态下的自由电子拥??有一种独特的量子隧道效应，即遇到杂质的情况下不会与普通电子一样产生背散射，??这种特性让石墨烯在局域拥有超强导电性和极强的电子迁移速率。此外，石墨烯的??比表面积达到２６３０ｍ２／ｇ，可以在基材表面形成薄的大面积保护层，它的表面效应使??它与水的接触角很大，难以被水浸润，具有非常优良的疏水性能［５６］。??２．１．３羊毛纤维表面石墨烯层的制备??制备石墨烯悬浮液过程中，向水中加入六偏磷酸钠降低石墨烯与水之间的固－??液界面张力，搅拌一段时间后，形成石墨烯悬浮液。在石墨烯悬浮液中加入羊毛纤??维，由于石墨烯的表面能远髙于羊毛纤维的表面能，石墨烯自动向羊毛纤维表面聚??集（其微小的尺寸能够嵌入羊毛纤维表层的破损处，对羊毛纤维表面裂纹进行弥补），??初步形成石墨烯层。偶联剂的加入使石墨烯在羊毛纤维上进一步浸润与展开，再通??过偶联剂的化学键作用，在石墨烯、偶联剂、羊毛纤维之间形成配位键、氢键等化??学键［５７］，提高石墨烯在羊毛纤维上的附着牢度，烘干后形成石墨烯保护层。从而提??高羊毛纤维的耐摩擦性能与抗拉伸性能。其作用过程如下：??
【参考文献】：
期刊论文
[1]能源富集区市域经济发展水平空间格局演变——基于晋陕蒙甘宁地区[J]. 李博,张文忠,余建辉,刘倩倩. 自然资源学报. 2020(03)
[2]优化我国农业机械化发展探析[J]. 李艳. 南方农机. 2020(05)
[3]羊的饲养管理[J]. 张之进. 中国畜牧业. 2020(02)
[4]石墨烯在纺织上的应用研究进展[J]. 谈峰. 中国纤检. 2019(10)
[5]浅谈石墨烯在生产中的应用[J]. 周文韬. 石化技术. 2019(07)
[6]石墨烯纳米复合涂层在纤维织物表面的制备与应用进展[J]. 范鹏,金伦,罗芳华,陈国华. 表面技术. 2019(06)
[7]石墨烯改性面料的开发[J]. 胡元元,吕治家. 棉纺织技术. 2019(06)
[8]石墨烯与氧化石墨烯在纺织领域的应用[J]. 方婧,高晓红,吴海培,孙静. 棉纺织技术. 2019(06)
[9]苎麻纤维闪爆处理及性能研究[J]. 林燕萍,杨陈. 针织工业. 2019(05)
[10]石墨烯功能性织物的研究[J]. 房超. 轻纺工业与技术. 2019(05)
博士论文
[1]羊毛织物防毡缩整理及羊毛角蛋白的生物医用研究[D]. 杜壮.东华大学 2019
[2]习近平经济发展新常态思想研究[D]. 侯鹏.东北师范大学 2018
[3]中国羊毛生产和外贸格局及其影响因素分析[D]. 战英杰.中国农业科学院 2011
[4]转谷氨酰胺酶对羊毛的改性研究[D]. 张瑞萍.东华大学 2011
[5]离子液体—蛋白酶处理对羊毛表面性能的影响[D]. 袁久刚.江南大学 2010
[6]羊毛表面生物酶改性及机制研究[D]. 王平.江南大学 2010
[7]影响绵羊毛纤维与毛囊结构及生产性状的分子机理研究[D]. 李树伟.吉林大学 2008
硕士论文
[1]HRP催化羊毛织物接枝功能改性[D]. 许玲玲.江南大学 2019
[2]石墨烯复合纤维针织毛呢开发及性能研究[D]. 姚馨馨.江南大学 2018
[3]石墨烯改性落棉纤维及其吸附性能研究[D]. 苑会萌.天津工业大学 2018
[4]酸碱处理对山羊绒和羊毛的结构与拉伸性能的影响[D]. 马海.内蒙古农业大学 2017
[5]涤纶导电纤维的制备及性能研究[D]. 邱少龙.西安工程大学 2017
[6]纺织纤维/碳/金属氧化物柔性电极材料的构筑及电化学电容性能研究[D]. 郭美霞.东华大学 2017
[7]细度及易护理处理方式对羊毛性能影响的研究[D]. 李璐.北京服装学院 2017
[8]石墨烯/羧甲基棉纤维复合水凝胶的制备及性能研究[D]. 俞莉玉.东华大学 2016
[9]细羊毛超声波洗毛工艺研究及其损伤表征[D]. 黄范范.东华大学 2016
[10]表面改性对羊毛织物热湿性能的影响[D]. 赵媛.武汉纺织大学 2015
本文编号：3088978
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