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抗熔滴涤纶纤维的研究

作　者: 李昌垒
导　师: 陈建勇；郭玉海
学　校: 浙江理工大学
专　业: 材料学
关键词: 涤纶纤维流变性能苯代三聚氰胺(BG) 抗熔滴热分析
分类号: TQ342.7
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
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内容摘要

涤纶纤维以其优异的性能,具有广泛的应用和产业基础。但涤纶纤维属于熔融性可燃纤维,燃烧时容易形成熔滴,熔滴易带来包括烫伤等在内的二次伤害,因此对涤纶纤维改性,改善其抗熔滴性能己成为研究的热点。目前抗熔滴的研究大多都是采用添加抗熔滴添加物(如聚四氟乙烯、纳米颗粒等)与涤纶基体进行共混,或者利用共聚法,但是基本都存在纺丝难或者添加量少效果不好的问题。签于此,本文提出了一种在PET纤维中形成少量热固性树脂的抗熔滴改性思路,具体方法是在PET基体中添加一种可塑性物质—苯代三聚氰胺(BG)进行共混,制备PET/BG共混纤维,然后将纺出的共混纤维在甲醛溶液中进行处理,BG和甲醛反应生成三维网状的热固性树脂,燃烧时该树脂的保护、迅速炭化并增加成炭量,对熔滴起到吸附作用,以达到抗熔滴的目的。本文通过熔体流动速率仪和RH-7型毛细管流变仪、EDS、滴定法、SEM、FTIR、XRD、TG、DSC、氧指数(LOI)和抗熔滴测试等手段研究了PET/BG共混物的流变性能和BG的迁移性、BG与甲醛的反应特性以及纤维的结构、性能。主要研究内容及结论包括:(1)采用熔体流变速率仪和RH-7型毛细管流变仪对PET、PET/BG共混物熔体进行流变性能的测试,结果表明PET/BG共混物的熔融指数随着BG含量的增加而增大;表观粘度随着温度的升高和剪切速率的增加逐渐减小,熔体表现假塑性流体的特性;不同温度下非牛顿指数n随着温度升高而逐渐增大;结构粘度指数和零切粘度随着温随着温度的升高而逐渐降低。粘流活化能随剪切速率的增加而减小。在研究范围内,随着BG含量的增加,PET/BG共混物熔体的非牛顿指数越大,结构粘度指数和粘流活化能越小。上述结果表明在PET基体内添加BG对纺丝性能影响较小。(2) X射线能谱仪和熔体流变速率仪的测试结果表明BG在PET/BG共混物的制备过程中发生了迁移。(3)利用盐酸羟胺法和碘量法、红外光谱内标法研究了BG和甲醛的反应特性,就单因素考虑可以得出:在羟甲基化阶段,最佳反应温度80℃,时间40min,pH值8.5;在缩聚阶段,缩聚温度80℃,时间2h,pH值为4～5时,易形成多交联点网状结构的热固性树脂。(4) SEM、FTIR、XRD等研究表明,与纯涤纶纤维相比,抗熔滴涤纶纤维的表面较粗糙;在抗熔滴涤纶纤维的制备过程中,PET/BG共混纤维中BG与甲醛发生了反应,并且纤维的结晶结构并没有随着BG的加入和反应的发生而发生变化。(5)通过抗熔滴性能测试、TG、DSC和氧指数(LOI)等测试表明,抗熔滴涤纶纤维与纯涤纶纤维相比,热稳定性降低,单位时间(1min)内熔滴数量减少;随着BG含量的增加,抗熔滴涤纶纤维的成炭量逐渐增加,抗熔滴性逐渐增强,LOI逐渐增大。

全文目录

摘要  4-6
ABSTRACT  6-10
第一章前言  10-21
  1.1 引言  10-11
  1.2 涤纶纤维的功能化改性研究进展  11-13
    1.2.1 涤纶纤维的仿毛改性  11
    1.2.2 涤纶纤维的染色改性  11-12
    1.2.3 涤纶纤维的抗静电改性  12
    1.2.4 涤纶纤维的吸湿性改性  12-13
    1.2.5 涤纶纤维的抗菌改性  13
  1.3 涤纶纤维阻燃改性的研究进展  13-17
    1.3.1 涤纶纤维阻燃改性的方法  13-14
    1.3.2 涤纶纤维阻燃改性的研究进展  14-16
    1.3.3 涤纶用阻燃剂的发展状况  16-17
  1.4 聚合物的抗熔滴改性研究进展  17-20
    1.4.1 聚合物的共混抗熔滴改性进展  18-19
    1.4.2 聚合物的共聚抗熔滴改性进展  19
    1.4.3 聚合物的后整理抗熔滴改性进展  19-20
  1.5 课题的研究意义、目的及主要研究内容  20-21
第二章 PET/BG 共混纤维的纺丝性能研究  21-40
  2.1 引言  21
  2.2 实验部分  21-24
    2.2.1 PET/BG 共混物的制备  21-22
    2.2.2 测试与表征  22-24
  2.3 结果与讨论  24-39
    2.3.1 不同BG 含量的PET/BG 共混物熔体的熔融指数  24-25
    2.3.2 温度对PET/BG 共混物熔体流变性能的影响  25-31
    2.3.3 剪切速率对PET/BG 共混物熔体流变性能的影响  31-33
    2.3.4 BG 含量对PET/BG 共混物熔体流变性能的影响  33-36
    2.3.5 BG 的迁移性研究  36-39
  2.4 本章小结  39-40
第三章 BG 与甲醛的反应特性研究  40-55
  3.1 引言  40-41
  3.2 实验部分  41-46
    3.2.1 实验试剂、仪器及装置  41-42
    3.2.2 测试与表征  42-44
    3.2.3 苯代三聚氰胺甲醛树脂的合成装置、工艺及合成机理  44-46
  3.3 结果与讨论  46-53
    3.3.1 各种因素对羟甲基化阶段的影响  46-49
    3.3.2 各种因素对缩聚阶段的影响  49-53
  3.4 苯代三聚氰胺甲醛树脂的红外分析  53-54
  3.5 本章小结  54-55
第四章抗熔滴涤纶纤维的制备及性能研究  55-73
  4.1 引言  55
  4.2 实验部分  55-56
    4.2.1 实验试剂及仪器  55
    4.2.2 抗熔滴涤纶纤维的制备  55-56
  4.3 纤维的结构与性能测试  56-57
    4.3.1 纤维的结构测试  56-57
    4.3.2 纤维的性能测试  57
  4.4 结果与讨论  57-72
    4.4.1 纤维的结构分析  57-62
    4.4.2 纤维的性能测试分析  62-72
  4.5 本章小结  72-73
第五章结论与展望  73-75
  5.1 结论  73-74
  5.2 展望  74-75
参考文献  75-81
研究生期间的科研成果  81-82
致谢  82

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