聚丙烯腈纤维织物紫外光接枝阻燃改性及性能研究

发布时间：2017-07-14 04:20

  本文关键词：聚丙烯腈纤维织物紫外光接枝阻燃改性及性能研究

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【摘要】：近年来世界各国火灾事故屡见报导,给人们的生命和财产安全带来严重威胁。而纺织品已成为引发室内火灾的主要隐患,为此各国相继制定了一系列燃烧测试方法、评定标准和法规,严格规范了公共场所纺织品的阻燃标准。聚丙烯腈纤维是由聚丙烯腈或丙烯腈含量大于85%的丙烯腈共聚物制成的合成纤维。具有柔软、蓬松、耐光、易染色等优点,与羊毛性能相似,有合成羊毛之称。被广泛应用于服装、装饰、产业用等领域。常规聚丙烯腈纤维最大的缺点是易燃,其极限氧指数仅为17%-18.5%,是最易燃烧的合成纤维之一。为了加快阻燃聚丙烯腈纤维的品种的开发,我国应寻找更为有效的途径尽量降低成本,提高性价比,实现大规模生产和国产化,以增强其市场竞争力。本研究第一部分采用紫外光接枝技术将丙烯酸(AA)单体接枝到聚丙烯腈(PAN)纤维织物表面,得到了PAN-g-AA织物,改善了聚丙烯腈织物的热性能,同时在聚丙烯腈上引入-COOH,改善其热性能同时为后续化学改性做准备。讨论了光照时间、两步光照距离、接枝单体浓度、引发剂浓度、反应温度等因素对接枝率的影响。对不同接枝率下的聚丙烯腈织物通过红外光谱(FTIR)、X射线光电子能谱(XPS)、X射线衍射(XRD)、差式扫描量热(DSC)、热重(TG)、扫描电子显微镜(SEM)等测试方法进行了结构及性能分析。本研究第二部分对PAN-g-AA纤维织物依次用氯化亚砜、乙二胺、磷酸等化学试剂进行了化学改性处理,成功引入氮、磷元素,得到了阻燃聚丙烯腈织物,氮-磷元素在聚丙烯腈阻燃中可以发挥协同效应,提高纤维阻燃性能。通过红外光谱(FTIR)分析、X射线光电子能谱(XPS)分析表明各阶段阻燃改性均成功进行,X射线衍射(XRD)分析表明经过各阶段阻燃改性后的PAN织物结晶性有所降低,极限氧指数(LOI)、差式扫描量热(DSC)、热重(TG)、扫描电子显微镜(SEM)等测试分析表明制备的阻燃PAN织物热性能有所提高,阻燃性能良好,且在凝聚相和气相共同阻燃。本论文通过紫外光接枝技术与化学改性相结合的方式得到了一种制备阻燃聚丙烯腈织物的新方法。
【关键词】：聚丙烯腈 阻燃 紫外光接枝 化学改性
【学位授予单位】：天津工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TS195.592
【目录】：

• 学位论文的主要创新点3-4
• 摘要4-5
• Abstract5-10
• 第一章 绪论10-28
• 1.1 引言10-11
• 1.2 聚丙烯腈纤维概述11-14
• 1.2.1 聚丙烯腈纤维的结构11-12
• 1.2.2 聚丙烯腈纤维的性质12-14
• 1.3 发展阻燃纤维的必要性14
• 1.4 阻燃聚丙烯腈纤维发展现状14-16
• 1.4.1 阻燃聚丙烯腈的国外发展现状15
• 1.4.2 阻燃聚丙烯腈的国内发展现状15-16
• 1.5 阻燃技术16-19
• 1.5.1 阻燃机理17-18
• 1.5.2 阻燃剂种类18-19
• 1.6 阻燃聚丙烯腈纤维的生产方法19-21
• 1.6.1 共聚法20
• 1.6.2 共混法20
• 1.6.3 热氧化法20-21
• 1.6.4 后整理法21
• 1.7 紫外光接枝改性技术21-27
• 1.7.1 紫外光接枝原理21-23
• 1.7.2 影响紫外光接枝的主要因素23-25
• 1.7.3 紫外光接枝方法25-26
• 1.7.4 表面紫外光接枝技术的应用26-27
• 1.8 研究内容及意义27-28
• 第二章 聚丙烯腈纤维织物紫外光接枝丙烯酸的研究28-46
• 2.1 概述28
• 2.2 实验部分28-30
• 2.2.1 实验原料及仪器28-29
• 2.2.2 实验过程29-30
• 2.3 性能测试及表征30-31
• 2.3.1 接枝率的计算30
• 2.3.2 傅立叶红外光谱分析(FTIR)30
• 2.3.3 X射线光电子能谱测试(XPS)30-31
• 2.3.4 X射线衍射分析(XRD)31
• 2.3.5 差式扫描量热分析(DSC)31
• 2.3.6 热重分析(TG)31
• 2.3.7 扫描电子显微镜形态分析(SEM)31
• 2.4 结果与讨论31-38
• 2.4.1 聚丙烯腈表面紫外光接枝聚合机理31-32
• 2.4.2 接枝率的影响因素分析32-38
• 2.5 性能测试分析38-44
• 2.5.1 傅里叶变换红外光谱分析38-39
• 2.5.2 X射线衍射分析39
• 2.5.3 X射线光电子能谱分析39-40
• 2.5.4 差式扫描量热分析40-42
• 2.5.5 热重分析42-43
• 2.5.6 扫描电镜分析43-44
• 2.6 本章小结44-46
• 第三章 PAN-g-AA织物阻燃改性及性能研究46-58
• 3.1 引言46
• 3.2 实验部分46-47
• 3.2.1 实验原料及仪器46-47
• 3.2.2 实验方案47
• 3.3 性能测试及表征47-49
• 3.3.1 极限氧指数测试分析(LOI)47-48
• 3.3.2 傅立叶红外光谱分析(FTIR)48
• 3.3.3 X射线衍射分析(XRD)48
• 3.3.4 X射线光电子能谱分析(XPS)48
• 3.3.5 差式扫描量热分析(DSC)48
• 3.3.6 热重分析(TG)48
• 3.3.7 耐水洗性能测试分析48-49
• 3.3.8 扫描电子显微镜形态分析(SEM)49
• 3.4 结果与讨论49-56
• 3.4.1 极限氧指数测试49
• 3.4.2 傅里叶红外光谱分析49-50
• 3.4.3 X射线衍射分析50-51
• 3.4.4 X射线光电子能谱分析51-53
• 3.4.5 差式扫描量热分析53-54
• 3.4.6 热重分析54-55
• 3.4.7 耐水洗性能测试分析55
• 3.4.8 扫描电镜分析55-56
• 3.5 本章小结56-58
• 第四章 结论与展望58-60
• 4.1 结论58-59
• 4.2 展望59-60
• 参考文献60-68
• 发表论文和参加科研情况说明68-70
• 致谢70

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