人類賴以生存的環(huán)境是多種多樣的,越來越多的工作人員需要在低溫甚至嚴寒環(huán)境下工作,而人的機體功能無法使得人類在酷寒環(huán)境條件下生存。加熱產(chǎn)品現(xiàn)在主要由太陽能加熱材料、相變材料、化學能加熱材料和電加熱材料制備得到。不管是利用太陽能光蓄熱元件吸收可見光和紅外線,還是使用相變控溫材料儲能來達到供熱的目的,都存在溫度難以控制、適用領域較窄等缺點,很難滿足嚴寒低溫環(huán)境的保暖需求。電加熱紡織品以溫度響應快的優(yōu)點受到人們的關注,并且遠紅外輻射機理的應用加快了電加熱紡織品的發(fā)展。遠紅外輻射電發(fā)熱織物由于其發(fā)射率高、安全性強、電熱轉換效率高、發(fā)熱均勻等優(yōu)點,是電發(fā)熱織物行業(yè)發(fā)展的理想選擇,因此開發(fā)新型遠紅外輻射碳纖維電加熱織物具有廣闊的發(fā)展前景。本課題通過多巴胺仿生修飾法對碳纖維織物進行改性,經(jīng)過遠紅外整理工藝制備得到遠紅外輻射碳纖維織物,通過復合滌棉織物、導電銅箔等制備得到遠紅外輻射碳纖維復合織物,系統(tǒng)探究了多巴胺濃度、改性時間、改性溫度對碳織物表面沉積量的影響、遠紅外整理溶液的配比對碳纖維織物的遠紅外性能的影響。最終發(fā)現(xiàn),多巴胺仿生修飾對碳纖維織物表面光滑和缺少活性基團等狀況具有優(yōu)異的修飾效果,多巴胺濃... 

【文章來源】：東華大學上海市 211工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：59 頁

【學位級別】：碩士

【部分圖文】：

電發(fā)熱紡織品組成結構示意圖

東華大學專業(yè)碩士學位論文緒論91.4.1.3碳纖維的多巴胺仿生修飾圖1-2多巴胺結構式多巴胺（dopamine，3，4-二羥基苯丙胺）是海洋貽貝類生物分泌蛋白的主要成分，其結構如圖1-2所示，其最大的特點是粘附性極強，研究發(fā)現(xiàn)，多巴胺可以黏附在各類基底表面，發(fā)生聚合產(chǎn)生聚多巴胺（Polydopamine，PDA），且穩(wěn)定性較好。同樣地，也有學者將多巴胺用于碳纖維表面改性的研究。Xu等[69]利用聚多巴胺作為黏附層粘附在碳材料表面，負載了Pt納米粒子。張雪雙等[70]探究了多巴胺改性碳纖維表面的最優(yōu)條件，并在此基礎上進行了二次接枝，研究表面，多巴胺濃度為2g/L，聚合時間4h，反應溫度30℃時，多巴胺在碳纖維表面達到了最佳沉積條件。Liu等[71]將聚乙烯亞胺/聚多巴胺(PEI/PDA)復合，并對碳纖維進行表面改性，有效增強了碳纖維復合材料界面強度，為制備先進的熱塑性復合材料提供了新的見解。張陳成等[72]通過多巴胺對碳纖維表面改性探究了多巴胺仿生修飾法對染料酶的固定作用，研究表明，多巴胺仿生修飾碳纖維成功地將漆酶附著在碳纖維表面。方憶超等[73]利用多巴胺對碳纖維改性，為提高碳纖維復合材料的性能提供了一種簡單可行的方案，研究表明，多巴胺改性后的碳纖維表面變得粗糙，活性增強，引入了氮元素。1.4.2碳纖維的電熱性能及電發(fā)熱原理1.4.2.1碳纖維的電熱性能碳纖維是石墨以錯亂的結構排列，具有非常強的導電導熱性能[74]，碳纖維有優(yōu)異的柔軟加工性，因此是導電導熱材料的理想選擇，碳纖維的電熱性能主要體現(xiàn)在一下幾個方面：（1）電熱轉換效率高碳纖維內部的非定域π電子的存在不僅使纖維具有導電性，而且使得纖維能夠吸收可見光，讓石墨呈現(xiàn)純黑體外觀。在電熱轉換過程中，產(chǎn)生的光波長為2.5~13μm，因此光通量小，電?

東華大學專業(yè)碩士學位論文緒論11圖1-3多巴胺氧化聚合機理示意圖多巴胺在材料表面聚合的機理還沒有明確的定論。有研究學者認為，多巴胺聚合的基本原理是，多巴胺先在有氧的環(huán)境下失電子，被氧化成醌式結構，然后本身邁克爾加成反應，經(jīng)過分子內環(huán)化及分子內重排后，生成5,6-二羥基吲哚，最后完成非共價自組裝[80]。其反應過程如圖1-3所示。Riley課題組認為多巴胺的聚合方式為反歧化交聯(lián)，多巴胺先被氧化成醌式結構，然后通過單電子轉移反應生成半醌自由基，最后經(jīng)過自由基的偶聯(lián)反應生成聚多巴胺[81]。近年來，研究學者通過研究多巴胺的氧化聚合體系，發(fā)現(xiàn)多巴胺的聚合是一個自由基的過程。Levkin等[82]通過不同的自由基加快多巴胺的氧化過程，2小時完成了沉積，并且實現(xiàn)了多巴胺在中性和酸性條件下的氧化聚合。Chen等[83]利用等離子體產(chǎn)生的自由基誘導多巴胺沉積，應用于材料的表面改性。因此，多巴胺氧化聚合的條件是處于氧化環(huán)境中或者引入自由基進行沉積，此外多巴胺的胺基基團對聚合過程也很重要，Zeng等[84]通過對多巴胺的胺基進行修飾，研究了多巴胺在胺基改變后多巴胺粘附性的普適性。研究發(fā)現(xiàn)，修飾了兩性離子分子后，類多巴胺分子仍然有強健的黏附性；多巴胺的伯胺變成仲胺后，修飾的類多巴胺分子僅僅是通過兒茶酚和陽離子的協(xié)同作用組裝黏附到基材表面。1.6本課題的研究意義、目的及內容1.6.1研究意義為較好得滿足低溫作業(yè)人員的需求，應積極促進柔軟輕便、可快速升溫的防寒服的制備和生產(chǎn)。隨著新型電熱材料的發(fā)展，電導熱發(fā)熱產(chǎn)品得到了廣泛應用。

【參考文獻】：
期刊論文
[1]電泳沉積氧化石墨烯的碳纖維表面改性及其增強環(huán)氧樹脂復合材料界面性能[J]. 李娜,李曉嶼,劉麗,汪路遙,徐少東,楊建成,黃玉東,王彩鳳.  復合材料學報. 2020(07)
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[3]柔性電加熱元件與智能加熱服裝服飾研究進展[J]. 方紓,劉皓,劉莉.  北京服裝學院學報(自然科學版). 2019(02)
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[8]從服裝保暖談電加熱服的發(fā)展[J]. 范敏,趙勝男,羅汝楠,張輝.  紡織科技進展. 2017(08)
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[10]針織加熱織物的設計及其電熱性能測試[J]. 盧俊宇,陳莉,劉皓.  上海紡織科技. 2017(03)

博士論文
[1]碳纖維表面納米結構的構筑及其復合材料性能研究[D]. 榮懷蘋.東華大學 2013
[2]碳素電熱元件的電熱輻射性能研究[D]. 曹偉偉.山東大學 2009

碩士論文
[1]多種碳纖維表面改性方法對微生物細胞固著影響及機理研究[D]. 張超.西南交通大學 2019
[2]電熱服的熱性能分析與模擬[D]. 陳揚.浙江理工大學 2018
[3]電加熱服裝的服用性能研究[D]. 張妍.東華大學 2017
[4]柔性加熱織物、薄膜的結構設計與熱學性能研究[D]. 盧俊宇.天津工業(yè)大學 2017
[5]碳纖維的表面修飾及其復合材料界面性能的研究[D]. 張雪雙.北京化工大學 2016
[6]基于需求計算的相變低溫防護服熱需求分析[D]. 李曉霞.蘇州大學 2014



本文編號：3405649