剑麻纤维的溶胶–凝胶技术改性
剑麻纤维的改性及其在摩擦材料中的应用_徐欣
复合材料学报第23卷 第1期 2月 2006年A cta M ateriae Co mpo sitae SinicaV ol 123No 11Februar y2006文章编号:1000-3851(2006)01-0129-06收稿日期:2005-05-23;收修改稿日期:2005-07-25通讯作者:程光旭,教授,研究方向:纤维增强复合材料 E -mail:gx cheng@剑麻纤维的改性及其在摩擦材料中的应用徐 欣,程光旭*,刘飞清(西安交通大学能源与动力工程学院,西安710049)摘 要: 研究了不同改性处理工艺对剑麻纤维物化性能的影响,确定了剑麻纤维最佳改性方案,将剑麻纤维应用于制备摩擦制动复合材料。
采用D -M S 定速摩擦实验机检测摩阻性能,比较研究了经过改性处理和未经处理的剑麻纤维增强摩擦材料的特性,并与无机矿物纤维/钢纤维混杂纤维增强摩擦材料进行了对比。
研究结果表明,经过改性处理的剑麻纤维增强的摩擦材料摩擦系数适中,随温度波动小,是一种理想的石棉替代纤维。
关键词:改性;剑麻;摩擦材料;摩擦系数中图分类号: U 27014 文献标识码:AModifying of sisal and friction performance of the sisal reinforced resin compositeXU Xin,CH ENG Guang xu *,LIU Feiqing(School of Energ y and P ow er Engineer ing ,X i p an Jiao tong U niv ersity ,Xi p an 710049,China)Abstract: T he modify ing treatments o f sisal fo r impro ving physical and chemical per formance w ere investig ated,and the optimum mo difying pr ocedure w as achieved.T he modified sisals w ere used as r einfor ced fiber in friction materials.T he wear pr operties wer e inv est igat ed by means of D -M S co nstant speed tester and the results w ere com -pared w ith the r aw sisal enhanced and miner al /steel fiber reinfo rced frict ion mater ials.T he results show that the friction fact or is g oo d fo r fitting w ith low fluctuat ions for differ ent t emperatur e values.T he sisal is an ideal subst-i tute for asbestos.Keywords: mo difying ;sisal;fr iction mater ials;friction factor目前汽车用摩擦制动材料研究领域,针对石棉纤维代用纤维的研究工作主要为非金属矿物纤维、金属纤维、人工合成有机纤维和碳纤维等。
超疏水材料的研究进展
第36卷第12期高分子材料科学与工程V o l .36,N o .122020年12月P O L YM E R MA T E R I A L SS C I E N C E A N DE N G I N E E R I N GD e c .2020超疏水材料的研究进展李国滨1,2,刘海峰3,李金辉1,2,曾 晖1,2,李 瑞1,2,黎根盛1,2,靳计灿1,2(1.中山大学化学工程与技术学院,广东珠海519000;2.中山大学广东新材料产业基地联合研究中心,广东佛山528000;3.华南农业大学材料与能源学院,广东广州510000)摘要:近年来,油水分离技术越来越受到人们的重视,而具有特殊润湿性的油水分离材料成为研究热点㊂文中综述了超疏水材料在油水分离领域的研究进展㊂简单地介绍了构建超疏水材料的基本原理,归纳总结了超疏水材料的制备方法如水热法㊁刻蚀法㊁静电纺丝技术㊁自组装技术㊁溶胶-凝胶法和沉积法等方法,并且讨论了不同方法的优缺点及前景,为今后超疏水材料的发展提供理论建议㊂关键词:油水分离;超疏水性;制备中图分类号:T B 34 文献标识码:A 文章编号:1000-7555(2020)12-0142-09d o i :10.16865/j.c n k i .1000-7555.2020.0282收稿日期:2019-11-07基金项目:中山大学广东新材料产业基地联合研究中心项目(20177611071010007,20177611071010008);中山大学本科教学改革研究项目(76110-31911131)通讯联系人:曾晖,主要从事功能性界面材料涂层制备的研究,E -m a i l :z e n g h u i 5@m a i l .s ys u .e d u .c n 生活㊁工业含油废水的排放以及海上泄油事故的频发,导致油污染问题日趋严重,从而造成严重的经济损失,并对生态环境带来极大的损害[1~4]㊂同时,油及油类制品中的含水问题,也带来了一定的应用难题如机械零部件寿命减短㊂油在水中的存在方式主要有4种形态:游离油㊁分散油㊁乳化油及溶解油㊂其中溶解油最难处理,乳化油其次[5]㊂但因溶解油占比几乎可忽略,因此溶解油的分离研究较少㊂目前处理含油污水的传统方式主要有重力㊁浮选㊁化学分散㊁絮凝等方法[6~8],但是这些传统的方法存在一些难于解决的问题如分离效率低下,分离的油不能满足二次使用,只能焚烧处理,造成资源浪费和处理困难㊂另外上述方法中还存在使用大量化学试剂造成二次污染以及设备造价过高难于大规模应用等问题㊂因此,如何使油水分离更加高效㊁便捷和绿色已成为当下重要的研究方向㊂这就要求我们要使用更加先进的方法和材料来实现这一目的㊂研究发现超疏水材料具有优异的油水分离能力,而且膜分离具有高效㊁节能㊁便捷等优点[9],通过运用不同的方法如水热法㊁溶胶凝胶法㊁静电纺丝技术㊁蚀刻法㊁自组装技术等方法可制备出性能更加优越㊁功能更加齐全的超疏水膜分离材料㊂本文在前人的研究基础上,对润湿理论及近些年来超疏水材料的研究成果及进展进行了综述与展望㊂1 超疏水材料的制备及相关润湿理论超疏水材料是指水的接触角超过150ʎ,滞后角低于10ʎ的表面材料㊂超疏水现象可用表面润湿理论进行解释,表面润湿理论主要有Y o u n g [10]方程㊁W e n z e l [11]模型㊁C a s s i e -B a x t e r [12]模型以及滚动角等㊂Y o u n g 方程是一种理想的模型,而W e n z e l 模型和C a s s i e -B a x t e r 模型是Y o u n g 方程的后续完善,主要阐述了表面结构对表面润湿行为的影响㊂滚动角则反映接触角的滞后现象,与前进角和后退角的差值相等㊂另外,研究表明W e n z e l 模型与C a s s i e -B a x t e r 模型可能同时存在,也可以在动态过程中相互转换[13]㊂超疏水材料制备的关键在于表面的化学组成和几何微观结构㊂当固体表面张力低于液体且表面较为粗糙时,材料表面往往表现为憎液[14]㊂因此要获得超憎液表面,一般有2种方法:一是在低能材料表面上构建粗糙结构;二是在粗糙材料表面接枝低表面能基团㊂另外在常见液体中,水的表面张力约72m N /m ,而油的表面张力远小于水(如正十六烷的表面张力为27.5m N /m ),所以超疏水/超亲油表面是能够构造的㊂近年来受到荷叶和水渑等自然表面的启发,研究者们运用了不同的方法在不同的材料表面实现了超疏水/超亲油性㊂如2004年,F e n g 等[15]利用喷雾干燥法将P T F E 的乳液喷涂到洁净的不锈钢网膜上,制备出了一种具有超疏水/超亲油性的不锈钢网膜㊂如F i g.1所示,球形和块状堆叠的粗糙表面微观结构,极大地增强了表面超疏水性能㊂当将水滴放置在不锈钢网膜上时,水滴近似球形,水滴接触角达到156.2ʎʃ2.8ʎ,滚动角仅为4ʎ;油滴滴在网膜上仅240m s 就完全渗透,这说明不锈钢网膜同时具备超疏水性和超亲油性㊂这种特性赋予了不锈钢网膜的油水分离的能力㊂F i g .1 S E Mi m a g e s o fP T F E -c o a t e d s t a i n l e s s s t e e lm e s h s u r f a c e a n d o i l -w a t e r s e pa r a t i o n [14]随着超疏水/超亲油材料成功应用于油水分离领域,人们发现这类材料固有的亲油性质会导致膜孔道堵塞,而且这类材料还存在重复使用性差,寿命短,力学性能较差等问题㊂所以研究者们致力于使用不同的方法如水热法[16,17]㊁溶胶凝胶法[18~20]㊁刻蚀法[21~23]㊁静电纺丝法[24,25]㊁涂覆法[26~32]㊁自组装技术[33~35]㊁沉积法[36~38]等其他方法[39~43]研究出稳定性更好㊁具备多功能化(破乳等)的超疏水/超亲油膜材料㊂F i g .2 F E S E Mi m a ge s of P S F /F E Pm i x e dm a t r i xm e m b r a n e [16]1.1 水热法水热法又称高压溶液法,是指利用高温㊁高压水溶液使得通常难于溶解或者不溶的物质溶解和重结晶,从而构建多级粗糙表面的方法㊂水热法制备的功能纳米材料具有容易得到取向性好且完整的晶体㊁实现均匀的掺杂㊁明显的降低反应温度,而且比较容易控制等优势㊂H u a n g 等[16]利用一锅水热法获得了均匀分布的类花状T i O 2颗粒修饰的棉织物,经过氟烷基硅烷的改性,制备了具有鲁棒性的超疏水织物(T i O 2@f a b -r i c s )㊂水滴在T i O 2@f a b r i c s 表面可以保持160ʎ的静态接触角,滚动角小于10ʎ,说明该材料具有很好的超疏水性能㊂另外T i O 2@f a b r i c s 抗紫外线性能优异㊂J i 等[17]采用非溶剂诱导相分离法(N I P S)成功制备了341 第12期李国滨等:超疏水材料的研究进展具有超疏水表面的聚砜(P S F)/氟化乙丙烯(F E P)混合基质膜(MMM S)㊂如F i g.2所示,制备的材料表面呈现出许多乳突结构㊂另外材料的拉伸强度高,适用于煤油和柴油的油包水乳液的油水分离,经过10次循环后油水分离效率仍能保持在99.79%和99.47%㊂水热法制备纳米材料的优势使得其广受研究者青睐,但是水热法的反应环境是在高温高压条件下,所以对设备要求高,安全性稍差㊂另外也无法大型工业化生产,其能耗相对较高㊂1.2溶胶-凝胶法溶胶-凝胶法是指通过前驱体在液相条件下,进行水解㊁缩合反应,形成透明溶胶,在逐渐凝胶化及经过后续处理得到相应物相的方法㊂溶胶-凝胶法制备超疏水材料过程中具有反应过程易于控制,易于操作;制备的样品均匀性高;另外也可以通过改变工艺参数或者过程来获得不一样的材料㊂H u i等[18]在碱性条件下,运用溶胶-凝胶法以有机硅丙烯酸共聚物(S A S)和硅溶胶为原料,进行原位生长硅溶胶颗粒,然后通过简单喷涂制备了具有超疏水性能的复合涂层㊂该涂层对基底展现出普遍的适应性㊂涂层耐酸碱㊁耐有机溶剂㊁耐紫外老化和耐高温性能好,能够承受至少200次的磨损㊂当所制备的材料应用油水分离时,分离效率在99%以上,并且可重复多次工作㊂Y u a n等[19]以剑麻纤维素为主要原料,利用溶胶-凝胶法获得了纤维素@S i O2气凝胶,炭化形成B C S气凝胶,然后原位组装M n O2纳米片,制备出可压缩㊁多功能的H B C S M气凝胶㊂该材料展现出优异的超疏水性能,水的接触角可达155ʎ,然而在强酸碱条件下不具备超疏水性能㊂H B C S M气凝胶弹性好,可极大地提高回收率,另外油水分离能力强,可实现120.4g/g的吸附量㊂M a l e k i等[20]采用一锅两步酸碱溶胶-凝胶法,以5-(三甲氧基硅基)戊酸(T M S P A)㊁蚕丝蛋白(S F)和聚甲基半硅烷(P M S Q)为原料,制备出轻质可压缩㊁具有分级结构的介大孔的超疏水/超亲油的P M S Q-S FI P N混合气凝胶㊂通过对比2种总硅摩尔量[S i]3.5和[S i]17.5的混合气凝胶体系发现不同S F的含量(15%和40%)都能承受压缩变形80%㊂T M S P A 加入量的增加,结构孔隙将增大,粗糙度增加㊂[S i]3.5形成分级纳米微观三维结构,而[S i]17.5形成的是球状细集的三维开孔结构,因此[S i]3.5比[S i]17.5的混合气凝胶的弹性㊁压缩性和耐久性更好㊂另外,混合气凝胶表现出优异的热稳定性,在350ħ以下能维持稳定㊁具备优良的阻燃和自动灭火功能㊂混合气凝胶展现出优异的对油水及有机污染物的吸收能力(植物油㊁甲苯㊁D M F㊁甲烷㊁丙酮等),其吸收可达到自身质量500%~2644%㊂虽然溶胶凝胶法在制备超疏水材料方面具有低成本㊁易于操作㊁条件温和等优点,但是该方法周期较长,同时所使用的原料多数为有机化合物,对健康有害,制备的产品相对易于开裂㊂1.3刻蚀法刻蚀法是指通过物理或者化学的方式在基材表面形成微纳米结构的方法,包括激光刻蚀㊁化学刻蚀㊁等离子刻蚀,光刻蚀等方式㊂刻蚀法可以在表面进行精准地操作和设计,但是成本较高,经济性较差㊂R e n等[21]通过F e C l3溶液㊁H C l和H2O2溶液两步蚀刻在金属橡胶(M R)表面形成莲花状的微纳米结构,再经过P F D S的修饰,得到水接触角为152ʎ㊁滚动角小于5ʎ的超疏水表面,在油水分离领域具有潜在的应用㊂Y a n g等[22]采用飞秒激光技术在聚四氟乙烯(P T F E)片材表面构建了一层复合纳米粗糙结构,结合机械钻削工艺在膜上生成微通孔阵列结构,制备出具有超疏水性的P T F E膜㊂考察了微孔阵列周期的影响,发现由于微孔密度的减小,油通量随周期而减小,入侵压力变化不明显㊂如F i g.3所示, P T F E膜展现了优异的抗酸碱等腐蚀环境的能力,这种化学稳定性的超疏水性使该油水分离材料具有很好的实际应用前景㊂Z h a等[23]利用飞秒激光烧蚀F-C N F/P V D F纳米复合材料和F-C N F/P S纳米复合材料,成功获得了具有稳定超疏水性能的复合材料㊂C-F键在氟化纳米碳纤维㊁P V D和P S中具有的共价性质,保证了纳米复合材料的化学稳定性;激光烧蚀主要是增加复合材料的表面粗糙度从而增加材料表面疏水性能㊂1.4静电纺丝法静电纺丝法是指在外加电场下聚合物溶液或者熔体通过喷射最终固化形成纤维的方法㊂它一般适用于高分子材料㊂静电纺丝法制备的纤维既具有较大的比表面积,同时纤维上还具有小孔特殊结构,即孔隙率高㊂通过静电纺丝技术制备的超疏水膜材料具有过滤效率高㊁压降低等特点㊂L i u等[24]通过冷冻静电纺丝和冻干煅烧法获得了表面具有多孔的二氧化硅/纳米纤维膜,经过六甲基二硅氮烷改性,制备出了多孔的超疏水/超亲油性441高分子材料科学与工程2020年的二氧化硅/纳米纤维膜㊂对比了聚苯乙烯(P S )和莰烯含量的影响,发现P S 浓度较低时,纺丝易断,气孔不明显;P S 浓度过高,导致结构疏松易断,另外随着纺丝浓度的增加,膜面积先增大后减小㊂同时,随莰烯浓度的增加,膜的孔数也随之增加,但是增加到2m L 时,形成的气孔过大,导致膜煅烧后断裂不连续㊂相较于传统的膜,多孔的纳米纤维膜固持力更小,超疏水性能更佳㊂当应用于油水分离时,吸附能力高达43.7g /g ,多次工作后仍能达到34g /g㊂F i g .3 D u r a b i l i t y o f f e m t o s e c o n d l a s e r i n d u c e dP T F Es u p e r h y d r o ph o b i c s u r f a c e [22]M a 等[25]利用静电纺丝法以聚酰胺酸(P A A )和醋酸纤维素(C A )为原料,获得了具有核鞘结构的P I /C A 纳米纤维膜,然后通过重氟苯并恶嗪(B A F -b t f a )和纳米二氧化硅(S N P s )表面改性,制备出具有超疏水/超亲油性的P I /C A /F -P B /S N P 高柔性纤维膜㊂膜的临界拉伸应力高达130M P a ㊁临界拉伸应变为52%,说明了膜具有很好的柔性㊂另外发现当B A F -b t f a ,S N P s 的质量分数分别为1%,4%时,膜的超疏水/超亲油性最佳,水的接触角为162ʎ㊁油的接触角接近于0ʎ,且渗透通量高达(3106.2ʃ100)L /(m 2㊃h )㊂该膜的耐酸碱㊁耐高温性能好㊂膜具有高效分离油水的能力,分离效率在99%以上㊂1.5 涂覆法涂覆法是一种简单快速获得不同形貌表面的方式,包括喷涂法㊁浸涂法,涂刷法和电泳涂装法㊂喷涂法是利用喷枪将含有活性颗粒喷成雾状,在基材表面沉积形成粗糙结构;浸涂法是将基材浸泡在活性溶液中,沉积附着形成涂装表面;涂刷法是将涂料直接涂覆在表面;电泳涂装法适合于水性涂料㊂D e n g 等[26]提出一种将工业胶黏剂与月桂酸改性的氢氧化铜颗粒制备超疏水水性涂层的方法,并且成功应用在不同基材上如铜网㊁海绵等㊂当水滴放置在涂层上,接触角可达160.3ʎ㊁滑动角小于10ʎ㊂以该材料作为分离膜的油水分离装置实现了对多种油水混合物的高效分离㊂另外该涂层具有一定的抗盐㊁抗酸碱㊁抗紫外和自清洁性能㊂L i u 等[27]利用全水基喷涂法制备了具有强鲁棒性的超疏水性的表面㊂首先将磷酸铝㊁纳米Z n O 颗粒㊁聚四氟乙烯(P T F E )和去离子水按照一定比例混合,得到混合溶液,然后将其喷涂到基板上(陶瓷㊁不锈钢等),最后再进行高温干燥交联固化㊂制备出的超疏水表面在强紫外线下照射12h ,水的接触角仍然大于150ʎ;p H 为1~13时,水的接触角基本保持在150ʎ以上,说明该材料具有良好的耐紫外老化㊁耐酸碱性能㊂基于该材料,他们实现541 第12期李国滨等:超疏水材料的研究进展了多种油水混合物的高效分离㊂L i等[28]利用喷涂法将硅藻土粉末㊁三甲氧基硅烷㊁水性聚氨酯(P U)和乙醇混合的悬浮液喷涂到不锈钢网上,制备出具有耐腐蚀㊁低黏附㊁超疏水性的不锈钢网膜㊂这种耐腐蚀性能主要归于超疏水涂层与多孔中空气的协同作用的结果㊂水滴在制备的粗糙表面能够保持152ʎʃ2ʎ的静态接触角,滑动角为8ʎʃ2ʎ㊂所制备的不锈钢网能够高效分离水与多种油(煤油㊁柴油㊁正己烷㊁庚烷等)的混合液,可重复多次工作㊂L i等[29]通过喷涂法将石蜡蜡烛烟灰(C S)㊁纳米二氧化硅(S i O2)负载在不锈钢网上,制备出具有耐热水㊁耐腐蚀㊁超疏水性的不锈钢网膜㊂水滴在不锈钢网表面的接触角为160ʎʃ1ʎ,滚动角为5ʎʃ1ʎ,而油滴在材料表面快速铺展,接触角为0ʎ,说明材料具有良好的超疏水/超亲油性㊂另外材料可耐受15~93ħ热水㊂如F i g.4(a)所示,发现随着孔隙的增大,水的接触角略微下降,而滑动角呈现相反的趋势㊂基于该不锈钢网制备的油水分离装置,实现了多种油水混合物的高效分离㊂G a o等[30]利用电喷雾法制备出表面具有微纳米复合微球的超疏水聚偏氟乙烯(P V D F)/二氧化硅(S i O2)复合材料涂层㊂考察了P V D F和S i O2含量的影响,发现P V D F占6%~12%㊁S i O2含量在4%~8%时,超疏水性能最好,水的接触角可达162ʎ,滚动角小于1ʎ㊂所制备的膜能够高效地分离二氯甲烷混合油水,可重复工作多次㊂同时,该涂层具有很好的抗腐蚀能力㊂W a n g等[31]利用单宁酸(T A)-氨基丙基三乙基硅烷(A P T E S)涂料涂覆在多种基底材料表面如铜网㊁P T F E等,经过O D S改性,制备出具有超疏水性的材料如铜网片-(T A-A P T E S)-O D S㊂当将所制备的材料应用于油水分离时,分离效率高达99%以上,并且可重复多次工作㊂H s i e h等[32]采用自旋涂覆法将全氟烷基甲基丙烯酸共聚物改性的C N T s负载在碳纤维(C F)上,制备出具有双层粗糙纳米/亚微米结构的超疏水性的C N T-C F膜㊂如F i g.4(b)所示,同一厚度下,C N T-C F膜比C F膜油水分离效率更高,最高可达99.7%㊂另外C N T-C F膜的超疏水性随着厚度的增加而减小的趋势更小㊂F i g.4(a)E f f e c t o f s t a i n l e s s s t e e lm e s ha p e r t u r e o nw a t e r c o n t a c t a n g l e(W C A)a n ds l i d i n g a n g l e(S A)[28];(b)v a r i a t i o no f o i l-w a t e r s e p a r a t i o n e f f i c i e n c y w i t hC Fm e m b r a n e t h i c k n e s s[32]1.6自组装技术自组装技术是模仿自然环境分子自组装形成特地结构的颗粒,以分子水平构建功能材料表面的方法㊂具有粒径可控,分散性好,操作简便等优点,但是对条件控制要求严格㊂C h e n等[33]采用自组装法在无机纸上获得了自粗化超细羟基磷灰石纳米线(H A P NW S),经过油酸钠改性,得到具有层状结构的超疏水性的无机纸㊂当油酸钠改性时间为2h时,达到最大静态接触角154.55ʎʃ0.66ʎ㊂该材料具备一定的油水分离能力,但是不耐受高温㊂H a n等[34]以无氟苯并恶嗪为主要原料,采用金属离子诱导分子自组装和外延生长法制备出具有超疏水/超亲油性的金属-聚苯并恶嗪微纳米球(M-P B Z s)㊂M-P B Z s展现出良好的抗污㊁易清洁的特性㊂以该材料组装的油水分离装置,实现了对多种油水乳液的高效分离,并且可重复多次工作㊂W a n g等[35]采用共价逐层组装法,制备出具有超疏水性的双层泡沫铜纳米膜㊂首先用K O H-K2S2O8化学改性,使表面形成花瓣状突起结构,再通过加热三氮二硫硅烷化合物(T E S P A)自组装形成单层膜,然后用全氟癸基三氯硅烷(P F D T C S)降低其表面能,使得膜具有超疏641高分子材料科学与工程2020年水/超亲油性㊂这是首次将一种具有抗铜腐蚀及又作为活化界面的多功能聚合物纳米膜引入铜表面㊂该材料具有很好的化学稳定性和耐久性,另外发现-S S-基团和C u(I)S可以提高双层纳米膜的化学稳定性及耐久性;S i-O-S i键网络增强了双层纳米膜的重用性和分离效率㊂基于泡沫铜网膜,实现了油水混合物的高效分离,并且可重复使用㊂1.7沉积法沉积法是一种低成本,简便有效地制备多级微纳米粗糙结构的方法,包括化学沉积法和电化学沉积法㊂化学沉积法是指基材在活性组分氛围中其表面发生化学反应,从而形成多级微纳米结构或改性表面;电化学沉积法是指采用阴极还原和阳极氧化的方式,在表面沉积形成微纳米结构㊂B u等[36]用单宁酸(T A)改性三聚氰胺甲醛海绵(M F)或者织物,之后在表面沉积纳米银颗粒,接着使用1H,1H,2H,2H-全氟葵硫醇降低表面能,赋予该材料超疏水性㊂所制备的超疏水性的海绵实现了对油水混合物和有机污染物(橄榄油㊁环己烷和甲醇等)自身质量66~150倍的吸附,同时超疏水性的织物也实现了对油水废弃物大于95%的分离效率㊂L i n等[37]将商用纳米碳纤维(C N F s)和聚二甲基硅氧烷(PD M S)嵌入不锈钢网(S S M),制备出具有抗生物㊁化学侵蚀及力学稳定性的超疏水/超亲油性的S S M/C N T S-P D M S㊂基于该材料,实现了对水/甲苯乳液的分离,并且在不含表面活性剂时,表现出高通量(2970L/(m2㊃h))分离;然而在含有表面活性剂时,由于表面活性剂引起的黏度差,导致分离通量较低㊂另外该材料在磨损后仍具备油水分离能力,且只需经过再次涂覆P D M S即可恢复性能㊂W a n g等[38]利用可控电沉积法和化学改性的方法获得了具有超疏水/超亲油性的三维多孔泡沫铜(S O C F)㊂这是首次应用了孔径大于乳化液滴的三维多孔材料来分离乳化油水混合物㊂以此材料制备的油水分离装置,能实现对多种油水乳液的高效分离,而且具有高油通量㊂S O C F的破乳现象主要归于材料本身超亲油性和笼状结构的促进及自升效应的协同作用㊂考察了电沉积时间对该材料的影响,发现随着电沉积时间延长,力学强度迅速增加㊁孔径呈线性减小㊁油通量也逐渐减小㊁水的浸入压力增大㊂另外S O C F展现出惊人的耐磨性能㊂利用沉积法制备超疏水材料是有效的,但是仍然存在一些问题,比如制备过程较为复杂,不利于工业化生产,制品的稳定性稍差等㊂1.8其它方法W a n g等[39]以聚氨酯为骨架,将其浸入含有多巴胺㊁粉煤灰(F A)和十二烷基硫醇(D T)的碱性水/乙醇溶液中,浸泡后取出干燥㊂聚氨酯表面附着了P D A/F A涂层,从而制备出超疏水/超亲油性的泡沫㊂P D A/F A涂层的微纳米结构和聚氨酯的微孔结构的协同作用,极大地提高了疏水性㊂F A的引入赋予了泡沫优异的阻燃性能,另外当F A质量分数为0.2%时,水的接触角达到最大,且油水分离效率最高㊂基于此材料,实现了对多种水包油乳液如正己烷㊁汽油㊁柴油等的有效分离㊂H a n等[40]在铜网或者海绵(M F)上热诱导聚多巴胺(P d o p)颗粒的形成,经过十八胺(O D A)改性,获得了具有超疏水/超亲油性的C u/h-P d o p/O D A及M F/h-P d o p/O D A㊂考察了热处理温度及时间的影响,发现热处理温度为120ħ㊁热处理时间为12h时,材料表面覆盖的P d o p最为稳定㊁均匀㊁致密,同时还发现O D A晶体形貌,受O D A及P d o p协同作用的影响,材料表面覆盖P d o p 颗粒越均匀,越有利于形成具有层次性的O D A晶体形貌㊂所制备的铜网能够高效分离油水混合物,海绵吸附性能好㊂但是对于涂层来讲,耐酸碱㊁耐盐较差,虽然大多能维持水的接触角在140ʎ以上㊂C h e n等[41]以棉织物为基底,多巴胺为原料,高碘酸钠为氧化剂,十八硫醇为改性剂获得了具有超疏水性的棉织物㊂所制备的超疏水棉织物成功地实现1,2-二氯乙烷/水的分离㊂此外,即使经过长时间紫外线照射和90ħ热水的浸泡,该材料仍然保持了原有的特殊润湿性㊂这种光照和耐热水的稳定性可以使所制备的材料工作在暴晒或者热水环境中㊂C h e n g等[42]通过滴铸表面聚乙烯溶液改性,获得了超疏水性的涂层材料,可应用于不同基底材料如铜网㊁聚氨酯等㊂HD P E涂层展现出良好的热磨损性能和化学稳定性,这归于H D P E涂层随机分布的块状片状结构㊂基于该材料,实现了多种油水混合物的高效分离㊂L i u等[43]运用一种集粗糙形貌构建和化学修饰一体化的方法,制备出具有抗大雨冲击的超疏水/超亲油性的P D M S膜㊂水滴在膜表面的接触高达170ʎʃ0.5ʎ,滚动角接近0ʎ;而油滴在膜表面快速铺展,说明膜具有很好的超疏水/超亲油性㊂该材料具有优异的热稳定性,但是不耐受酸碱侵蚀㊂另外P D M S膜磨损后可经过二次化学改性即可恢复性能㊂通过以上各种方法如水热法㊁溶胶凝胶法㊁刻蚀741第12期李国滨等:超疏水材料的研究进展法㊁静电纺丝法㊁涂覆法㊁自组装技术㊁沉积法等其他方法在不同材料上(如具有可降解的蚕丝蛋白㊁聚多巴胺㊁单宁酸㊁化纤物质㊁矿物颗粒等)制备的超疏水/超亲油性的材料,可实现油包水乳浊液或者重油/水的分离,而且现今所制备的超疏水/超亲油性的材料在环境稳定性和化学稳定性上得到了很大的改善㊂但是无法很有效地分离轻油/水以及水包油乳浊液,同时也存在着一些问题比如目前许多方法在操作上比较复杂,成本相对较高,无法实现大规模的生产㊂2结语基于不同材料㊁不同方法构建超疏水膜分离材料可以实现油包水乳液及重油/水的分离,并且所构建的材料的稳定性及重复利用率得到很大的提高,同时材料的功能也朝着多元化发展㊂但是构建的材料大多数较为复杂,难于在工业上运用㊂目前制备超疏水膜分离材料的方法多种多样,而且每种方法都有其各自特性㊂采用水热法㊁刻蚀法㊁自组装技术等来处理金属或非金属材料都能得到理想的微米结构,并且水热法㊁刻蚀法等能够直接处理表面且不经过修饰,即可获得超疏水材料㊂但是水热法对设备要求高,且安全性较差;刻蚀法成本高,不易大规模制备,自组装技术对条件要求苛刻㊂静电纺丝技术适用于制备超润湿薄膜,此类方法优点在于无需多步操作,制备的纺丝具有高比表面积㊁高孔隙率等性能㊂另外可调控纤维直径来提高分离效率㊂但是静电纺丝技术制备的纺丝强度相对较弱,且较难分离纤维长丝与短纤维㊂溶胶-凝胶法制备流程简单㊁可实现工艺的改参或者变更,实现生产不同的制品,但是它具有周期长㊁制品容易开裂等问题㊂涂覆法具有简便㊁灵活等特点,并且其中喷涂法喷涂的涂层均匀性好,黏附强度高,利于机械化生产和工业化,但是涂覆法制备的涂层存在容易产生流挂㊁涂层干燥时收缩并且可能开裂㊂综合来讲,目前多种方式制备的超疏水膜材料大多处于实验室阶段,所处的实验环境离实际应用相差甚远,应用在工业上的少,所以如何以简便有效的方式制备出高效稳定的超疏水膜分离材料仍是未来发展的重点方向㊂参考文献:[1] D a l t o nT,J i nD.E x t e n t a n d f r e q u e n c y o f v e s s e l o i l s p i l l s i nU Sm a r i n e p r o t e c t e d a r e a s[J].M a r i n e P o l l u t i o nB u l l e t i n,2010,60: 1939-1945.[2] J a d h a vSR,V e m u l aP K,K u m a rR,e t a l.S u g a r-d e r i v e d p h a s e-s e l e c t i v em o l e c u l a r g e l a t o r sa s m o d e ls o l i d i f i e r sf o ro i ls p i l l s[J].A n g e w a n d t eC h e m i e,2010,122:7861-7864.[3] H a s s l e rB.A c c i d e n t a l v e r s u s o p e r a t i o n a l o i l s p i l l s f r o ms h i p p i n gi n t h e b a l t i c s e a:r i s k g o v e r n a n c e a n dm a n a g e m e n t s t r a t e g i e s[J].AM B I O,2011,40:170-178.[4]刘山虎,许庆峰,邢瑞敏,等.超疏水油水分离材料研究进展[J].化学研究,2015,26(6):561-569,574.L i uS H,X u Q F,X i n g R M,e ta l.R e s e a r c h p r o g r e s so f s u p e r h y d r o p h o b i c m a t e r i a l s f o r o i l-w a t e r s e p a r a t i o n[J].C h e m i c a lR e s e a r c h,2015,26(6):561-569,574.[5]杨继斌,王会才,孙强,等.基于超润湿材料的乳液油水分离研究进展[J].高分子材料科学与工程,2018,34(4):165-171.Y a n g JB,W a n g H C,S u n Q,e ta l.P r o g r e s so fo i l-w a t e re m u l s i o n s e p a r a t i o n b a s e d o n s u p e r w e t t i n g m a t e r i a l s[J].P o l y m e rM a t e r i a l sS c i e n c e&E n g i n e e r i n g,2018,34(4):165-171.[6] N o r d v i kAB,S i mm o n s JL,B i t t i n g K R,e t a l.O i l a n dw a t e rs e p a r a t i o ni n m a r i n e o i ls p i l lc l e a n-u p o p e r a t i o n s[J].S p i l l S c i e n c e&T e c h n o l o g y B u l l e t i n,1996,3:107-122. [7] G a a s e i d n e sK,T u r b e v i l l eJ.S e p a r a t i o no fo i l a n d w a t e r i no i ls p i l lr e c o v e r y o p e r a t i o n s[J].P u r e a n d A p p l i e d C h e m i s t r y, 1999,71:95-101.[8] W a n g B,L i a n g W,G u oZ,e ta l.B i o m i m e t i cs u p e r-l y o p h o b i ca n d s u p e r-l y o p h i l i cm a t e r i a l s a p p l i e d f o r o i l/w a t e r s e p a r a t i o n:an e w s t r a t e g y b e y o n d n a t u r e[J].C h e m i c a lS o c i e t y R e v i e w s, 2015,44:336-361.[9]朱华星,张贤明,韩超,等.过滤与分离技术在废油中的应用研究[J].重庆工商大学学报(自然科学版),2016,33(1):97-101.Z h uH X,Z h a n g X M,H a nC,e ta l.A p p l i c a t i o no f f i l t r a t i o na n d s e p a r a t i o n t e c h n o l o g i e s t o w a s t e o i l[J].J o u r n a l o fC h o n g q i n g T e c h n o l o g y a n dB u s i n e s s(N a t u r a l S c i e n c e sE d i t i o n),2016,33(1):97-101.[10] Y o u n g T.A n e s s a y o n t h e c o h e s i o no f f l u i d s[C]//A b s t r a c t s o ft h e P a p e r s P r i n t e di n t h e P h i l o s o p h i c a l T r a n s a c t i o n s o ft h eR o y a l S o c i e t y o fL o n d o n.L o n d o n:t h eR o y a lS o c i e t y,1832: 171-172.[11] W e n z e lR N.R e s i s t a n c eo f s o l i ds u r f a c e s t ow e t t i n g b y w a t e r[J].I n d u s t r i a l&E n g i n e e r i n g C h e m i s t r y,1936,28:988-994.[12] C a s s i eABD,B a x t e r S.W e t t a b i l i t y o f p o r o u s s u r f a c e s[J].T r a n s a c t i o n s o f t h eF a r a d a y S o c i e t y,1944,40:546-551.[13] V r a n c k e nRJ,H a l i m K,K oH,e t a l.F u l l y r e v e r s i b l e t r a n s i t i o nf r o m W e n z e l t o C a s s i e-B a x t e r s t a t e s o n c o r r ug a t e ds u p e r h y d r o p h o b i cs u r f a c e s[J].L a n g m u i r t h e A c s J o u r n a l o fS u r f a c e s&C o l l o i d s,2010,26:3335-3341.[14] B i r j a n d i FC,S a r g o l z a e i J.S u p e r-n o n-w e t t a b l e s u r f a c e s:a r e v i e w[J].C o l l o i d sa n dS u r f a c e s A:P h y s i c o c h e m i c a la n d E n g i n e e r i n gA s p e c t s,2014,448:93-106.[15] F e n g L,Z h a n g Z,M a i Z,e t a l.As u p e r-h y d r o p h o b i c a n ds u p e r‐o l e o p h i l i cc o a t i n g m e s hf i l mf o r t h es e p a r a t i o no fo i la n dw a t e r[J].A n g e w a n d t eC h e m i e,2004,116:2046-2048.841高分子材料科学与工程2020年。
合成纤维制中统袜的纤维溶胶与表面改性
合成纤维制中统袜的纤维溶胶与表面改性合成纤维制中统袜的纤维溶胶与表面改性技术是一种应用于纺织行业的关键技术，它能够提高纤维材料的性能和功能，为制造高品质的中统袜提供了有力的支撑。
纤维溶胶是合成纤维制备过程中的重要环节之一。
通过溶解纤维原料，在适当的温度和溶剂条件下，形成均匀的纤维溶液。
这些溶液可以通过纺丝、喷丝等方式得到纤维线，进而制备中统袜。
纤维溶胶的性能对最终产品的质量和性能起着决定性的影响。
首先，纤维溶胶的溶解性是影响制备纤维线的重要因素之一。
纤维溶胶的溶解性取决于纤维原料的化学组成和结构，以及溶剂的性质。
在纤维溶胶中，纤维原料的化学键的键能会与溶剂之间的相互作用力相竞争，影响纤维原料溶解的难易程度。
为了改善纤维溶胶的溶解性，可以通过调整溶剂的种类、浓度和温度等参数来实现。
例如，添加某些溶剂增溶剂或者控制溶胶的pH值可以改善纤维溶液的溶解性，使其更易操作。
其次，纤维溶胶的粘度对纤维线的质量和性能有着重要影响。
粘度高的纤维溶液更容易生成均匀的纤维线，从而制备出质量更好的中统袜。
而粘度低的溶液容易产生纤维线松散、不均匀的问题。
因此，控制纤维溶胶的粘度可以提高中统袜的制备效果。
现有的技术可以通过添加粘度调节剂、调整溶液浓度和温度等方式来控制纤维溶液的粘度。
此外，纤维溶胶的表面活性剂对纤维线的形成和性能也有着重要影响。
表面活性剂能够调节纤维溶液的表面张力，提高纤维线的延伸性和拉伸性。
添加适量的表面活性剂可以改善纤维溶液的流动性，降低纺丝或喷丝过程中纤维线的断裂率，从而提高中统袜的制备效率和产品质量。
此外，表面改性技术对合成纤维制中统袜也有重要作用。
中统袜需要具有一定的抗菌性能、湿散性和透气性。
通过在纤维表面引入抗菌剂、湿散剂和透气剂等功能性物质，可以改善中统袜的性能。
常见的表面改性技术包括物理吸附、化学修饰和纳米包覆等方法。
这些技术可以改变纤维表面的化学结构和形态，提高中统袜的性能和功能。
综上所述，合成纤维制中统袜的纤维溶胶与表面改性技术是制备高品质中统袜的关键环节。
剑麻纤维化学脱胶技术的探讨
胶 实验 ， 结果 如 图 ４所示 ． ４ 示 的实 验现 象 与 Ｎａ Ｓ 。 度 影 响实验 非 常 相似 ， Ｎａ Ｐ 质量 浓度 变化 图 所 Ｏ 浓 即 。Ｏ 时 剑麻 纤维 的脱胶 率 变化 不 大 ， 在 ＮａＰ 为 ４ 时 ， 麻 纤 维 的 脱 胶 率 出现 了 峰值 ． 外 ， 。 Ｏ 且 。Ｏ 剑 另 ＮａＰ 的加 入 对剑 麻纤 维 也 ： 一 定 的 软 化 作 用 ， 比 ＮａＳ 。要 弱 一 些 ．因 此 ， 剑 麻 纤 维 脱 胶 时 可 以 加 入 一 些 有 但 Ｏ 在 ＮａＰ 质 量浓 度 以 ４ 。Ｏ ， ％较 佳 ．
中 图分 类 号 ： １ ３ ＴＳ ２
文献标识码 ： Ａ
文 章 编 号 ：０ ６ ４ ０ （０ １０ —０ １ — ０ １０ — ７ ２ ２ １ ） ６ １ ５ ４
随 着人 类对 生 态环 境 、 自然 资源 的保 护意识 逐 渐 加强 ， 然 纤 维 以 其独 有 的特 性 而 受 到 人 们 的关 注 ， 天 也 得 到相关 人 士 的重 视并 进 行 了广 泛 深 入 的研究 ， 得 了一 些有 益 的成 果 ［ ］ 剑麻 是 我 国独 具 特色 优 势 的原 取 １ ． 料 ， 有 纤维 较 长 、 具 质地 坚 韧 、 于 弹性 、 力 强 、 撕 裂 、 磨 、 腐蚀 、 低 温 、 富 拉 抗 耐 耐 耐 吸湿 放 湿快 等特 性 ， 广泛 地用 于制 造 生 活和环 保 用 品． 而 ， 麻 纤 维 的结 晶度 高 、 向度 高 、 色 时 染 料 的上 染 率 低 ， 然 剑 取 染 因此 未 处 理 的剑 麻 纤维 只 能用 在一 些 的传 统 产 品上 ． 因此 有 必要 深 入开 展剑 麻 纤 维 结构 、 能 等基 础 研 究 工 作 ， 该 纤 维开 发 性 为 利 用提 供依 据 ， 中脱 胶技 术 在 剑麻 新 产 品 的开 发利 用上 具 有极 其重 要 的作 用 ． 其
剑麻纤维化学脱胶技术的探讨
剑麻纤维化学脱胶技术的探讨何美香;王恩过【期刊名称】《湛江师范学院学报》【年(卷),期】2011(032)006【摘要】剑麻纤维脱胶的常用方法为碱煮法,该文探讨了各种因素对剑麻纤维脱胶的影响.研究发现,脱胶时间和NaOH浓度是影响脱胶率的重要因素,化学脱胶的优化工艺参数为100℃脱胶2.5h,脱胶溶液的组成为NaOH5%,Na2SO33%,Na3PO44%.%The alkali cooking was used for the sisal fiber （SF） degumming.The effect of various reaction conditions on degumming was studied.The experiment results show that cooking time and NaOH concentration are the most important factor.The optimum technological parameter has been obtained,which is as follows： cooking time of 2.5 hours,NaOH concentration of 5%,Na2SO3 % and NaPO4%.【总页数】4页(P115-118)【作者】何美香;王恩过【作者单位】湛江师范学院物理科学与技术学院,广东湛江524048;湛江师范学院物理科学与技术学院,广东湛江524048【正文语种】中文【中图分类】TS123【相关文献】1.剑麻纤维脱胶工艺研究 [J], 陈葵阳;胡国樑2.微波辅助加热及高温高压脱胶对剑麻纤维结构的影响 [J], 陶进转3.剑麻纤维的脱胶工艺及可纺性研究 [J], 孙颖;李端鑫;邱贵军;陈嘉琳;甘应进4.剑麻纤维脱胶处理的探究 [J], 朱梦婷;谢锦鹏;方凯炀;曹新旺5.剑麻纤维脱胶处理的探究 [J], 朱梦婷;谢锦鹏;方凯炀;曹新旺因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
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工 程 塑 料 应 用ENGINEERING PLASTICS APPLICATION第45卷，第11期2017年11月V ol.45，No.11Nov. 2017118doi:10.3969/j.issn.1001-3539.2017.11.023剑麻纤维的溶胶–凝胶技术改性*吴明明，孙占英，赵雄燕(河北科技大学材料科学与工程学院，石家庄 050018)摘要：通过溶胶–凝胶技术以正硅酸乙酯作为溶胶前驱体对剑麻纤维进行改性，采用傅里叶变换红外光谱(FTIR)、热重(TG)分析、X 射线光电子能谱(XPS)分析以及单根纤维拉伸性能测试对改性剑麻纤维进行表征。
FTIR 和XPS 测试结果表明，SiO 2凝胶成功引入剑麻纤维中；TG 分析结果表明，经过溶胶–凝胶技术改性后，剑麻纤维的起始热分解温度变化很小，仅提高约0.5℃，但失重率明显降低；拉伸性能测试结果表明，溶胶–凝胶技术改性剑麻纤维的拉伸强度高于未改性的纤维，且剑麻纤维的吸湿率越高，单根纤维的拉伸强度越高，当纤维吸湿率为22.7%时，其拉伸强度较未改性纤维提高了29.21%，较KH550改性纤维提高了7.84%。
关键词：溶胶–凝胶；剑麻纤维；正硅酸乙酯；改性；吸湿率；拉伸强度中图分类号：TQ321.5 文献标识码：A 文章编号：1001-3539(2017)11-0118-05Modification of Sisal Fiber by Sol–Gel TechnologyWu Mingming ， Sun Zhanying ， Zhao Xiongyan(College of Material Science and Engineering ， Hebei University of Science and Technology ， Shijiazhuang 050018， China)Abstract ：The sisal fibers were modi fied by the use of tetraethyl orthosilicate (TEOS) as the precursor through sol-gel technol-ogy ，the modi fied fibers were characterized by Fourier transform infrared spectroscopy (FTIR)，thermogravimetric (TG) analyzer ，X-ray photoelectron spectroscopy (XPS) analysis and single fiber tensile test. The FTIR and XPS results show that SiO 2 gel is suc-cessfully introduced into the sisal fibers. TG analysis results show that ，after being modi fied by sol-gel technology ，the initial thermal decomposition temperature of the fiber changes little and only increases by about 0.5℃，but the weight loss rate decreases obviously. Tensile test results show that the modi fied fiber has a higher tensile strength than the unmodi fied fiber ，and the higher the moisture absorption rate is ，the higher the tensile strength is. When the moisture absorption rate reaches 22.7%，the tensile strength of the fi-ber modi fied by sol-gel technology increases by 29.21% compared with the unmodi fied fiber and by 7.84% compared with the fiber modi fied by KH550.Keywords ：sol-gel ；sisal fiber ；etraethyl orthosilicate ；modi fication ；moisture absorption rate ；tensile strength剑麻纤维在天然植物类纤维中，具有长径比及比表面积大、质地坚韧、高强度、高弹性、高比模量、耐海水腐蚀、易表面处理、减震降噪、密度小、耐摩擦、耐低温以及来源广且价格低等优于其它类纤维的特点[1]。
作为天然纤维材料，剑麻还具有可降解、环保的优点，因此将其用作树脂基体的填充材料，来制备综合性能优异的复合材料的研究较为广泛[2–4]。
该项研究也对资源匮乏、环境污染等问题有着深远意义。
但是作为天然纤维材料，其所需的力学性能远不及玻璃纤维、碳纤维等一些人工合成的纤维，故许多学者尝试用物理和化学改性方法对剑麻纤维进行改性处理，来增强剑麻的性能，进而增强复合材料的性能[5]。
目前，剑麻纤维的物理改性方法包括机械改性(拉伸、压延、混纺等)、热处理、低温等离子体处理[6]，如杨桂成等[7]通过热处理方式对剑麻纤维进行了改性，结果表明，热处理温度在150～200℃范围内，对剑麻纤维的热行为影响不大，但是纤维密度及结晶度得到提高。
A. C. Milanese 等[8]采用物理法方法在60℃对麻纤维热处理72 h ，结果表明含水率对酚醛树脂／麻纤维复合材料力学性能的提高效果要优于聚氨酯／麻纤维复合材料。
化学改性包括碱处理、偶联剂处理、酰化法、表面接枝法和纤维素表面超支化改性，如陈波[9]分别采用NaOH 碱液、马来酸酐、乙酸酐对剑麻纤维处理并填充到聚丙烯中，*河北省自然科学基金项目(E2016208083)联系人：孙占英，副教授，主要从事植物纤维复合材料方面研究收稿日期：2017-09-08119吴明明，等：剑麻纤维的溶胶–凝胶技术改性研究不同处理方式对聚丙烯／剑麻纤维复合材料的影响，结果显示纤维经NaOH碱液和马来酸酐组合处理后，对复合材料力学性能提高最明显。
但以上各种方法均侧重于纤维与聚合物基体间界面性能的改善，通过提高剑麻纤维自身的性能来提高复合材料的性能是剑麻纤维改性的另一种思路，为此，笔者采用溶胶–凝胶技术改性剑麻纤维，以求直接提高剑麻纤维的自身力学性能，为后续的复合材料制备奠定基础。
溶胶–凝胶技术的基本原理是：由化学前驱体经过转化过程，从溶液状态转化为溶胶态，最终固化成凝胶，然后通过后处理程序生成氧化物或者其它类的化合物[10]。
C. Brostow等[11]采用溶胶–凝胶技术改性木纤维，并和高密度聚乙烯进行复合，研究了该技术对木纤维结构及高密度聚乙烯的力学、摩擦性能的影响；L. Boulos等[12]通过溶胶–凝胶技术制备ZrO2颗粒改性亚麻纤维，证实了ZrO2对亚麻纤维亲水性的降低有显著作用。
而笔者采用溶胶–凝胶技术对剑麻纤维进行改性处理时，选用正硅酸乙酯(TEOS)作为溶胶前驱体，在酸性条件下形成溶胶–凝胶，该过程中会产生二氧化硅活性中间体，这种活性中间体表面存在大量的硅羟基，部分羟基会与纤维表面的羟基以氢键的形式结合，再经脱水过程形成醚键，这些活性中间体再聚集形成胶粒，胶粒再聚集形成三维网状结构的大分子[13–15]，当这种聚集的大分子填充整个纤维内部时，便会逐渐失去流动性，随着时间推移最终在纤维表面形成一层凝胶，继而起到改性纤维的效果。
1 实验部分1．1 主要原料剑麻纤维：市售；TEOS：天津市科密欧化学试剂有限公司；无水乙醇、冰醋酸：天津市永大化学试剂有限公司；硅烷偶联剂(KH550)：南京创世化工助剂有限公司；硫酸钾：天津博迪化工股份有限公司；氯化钠：天津市百世化工有限公司。
1．2 主要仪器及设备电热鼓风干燥箱：101–2AB型，天津市泰斯特仪器有限公司；干燥器：500型，盐城市华欧实业有限公司；增力电动搅拌器：JJ–1100W型，江苏金坛宏华仪器厂；便携式酸度计：PHB–3型，杭州奥立龙仪器有限公司；真空干燥箱：DZ–2BC型，天津市泰斯特仪器有限公司；分析天平：XS205型，美国TA公司；电子天平：HZF–A500型，美国康州HZ电子科技有限公司；傅里叶变换红外光谱(FTIR)仪：FTS–13型，美国BIO–RAD公司；差示扫描量热(DSC)／热重(TG)联用分析仪：STARe型，瑞士梅特勒公司；纤维投影仪：CYG–055DI型，上海光学仪器厂；英斯特朗材料试验机：3344型，上海英斯特朗实验设备贸易有限公司；X射线光电子能谱(XPS)仪：TSE–250Xi型，美国赛默飞世尔科技公司。
1．3 实验步骤选取一定量的剑麻纤维，对其进行乙醇、水洗预处理，再将洗好的纤维放置电热鼓风干燥箱内进行烘干至恒重，放置干燥器中备用。
称取一定量绝干剑麻纤维分别置入不同浓度的含有氯化钠和硫酸钾的饱和盐溶液的吸湿器中进行吸湿处理，一定时间后，按照式(1)计算吸湿率。
w t=(m w–m0)／m0×100% (1)式中：w t——吸湿率；m w——纤维吸湿后质量；m0——纤维绝干质量。
将TEOS、无水乙醇、冰醋酸按照物质的量之比1︰1︰0.01混合并搅拌一定时间，制得溶胶前驱体溶液。
将具有一定吸湿率的剑麻纤维置入真空干燥箱中进行抽真空1 h，保持绝对真空度为0.01 MPa，将制得的前驱体溶液迅速注入含有一定吸湿率的剑麻纤维中，在此状态下养护5 d，然后取出纤维，并放置陈化3 d，再经醇洗过程去除纤维表面溶胶后置入烘箱中干燥至恒重。
溶胶–凝胶法改性纤维的增重率按式(2)计算。
KH550改性剑麻纤维的处理过程参照文献[16]。
w n=(m t–m0)／m0×100% (2)式中：w n——增重率；m t——经TEOS改性后纤维质量。
1．4 测试与表征使用FTIR仪对剑麻纤维结构及化学键进行工程塑料应用2017年，第45卷，第11期120表征，测定扫描范围在500～4000 cm-1，分辨率为4 cm-1。
使用XPS仪对纤维表面元素组成及含量进行测定，X射线激发源为Al KαX射线(1 486.6 eV光子)，以C1s(284.8 eV)的结合能进行峰位校正。
使用DSC／TG联用分析仪对改性前后剑麻纤维的热分解温度进行测定，氮气氛围，升温范围30～600℃，升温速率10℃／min。