分子自组装制备阻燃粘胶纤维

发布时间：2020-05-31 08:25

【摘要】：粘胶纤维制作的纺织品吸湿性好、易染色、抗静电,被广泛用于家居装饰和高档内衣领域,但粘胶纤维非常容易燃烧,故赋予粘胶纤维良好的阻燃性非常重要。分子自组装可以加强阻燃剂与粘胶纤维之间的相互作用力,使阻燃剂不易从粘胶纤维上脱落,加强粘胶纤维的阻燃持久性,提高阻燃效率。利用分子自组装技术制备阻燃性能良好的粘胶纤维,通过制备三种不同的阻燃剂,再利用自组装技术将其与粘胶纤维结合起来。三种阻燃剂分别为包结物阻燃剂、磷酰化β-环糊精和大分子准轮烷阻燃剂。1.以β-环糊精为主体,间苯二酚(二苯基磷酸酯)为客体,运用饱和水溶液法制作两者的包合物,利用多种检测手段来判断间苯二酚(二苯基磷酸酯与β-环糊精的包结效果。其中核磁结果显示间苯二酚(二苯基磷酸酯)可以与β-环糊精形成良好的包合物。将包合物共混入粘胶原液中湿法纺丝制备阻燃粘胶纤维,并对其进行表征测试。热重显示600℃下其残碳量由普通粘胶纤维的13.8%提升至29.8%。2.使用吡啶作为溶剂和缚酸剂,以β-环糊精和氯代磷酸二苯酯为原料在冰浴环境下合成磷酰化β-环糊精。通过一系列检测手段来判断阻燃剂中有效阻燃元素磷的含量和可能的分子结构。将阻燃剂混入粘胶原液中湿法纺丝制作阻燃粘胶纤维,对比普通粘胶纤维,热重显示800℃下其残碳量由5.4%提升至28%,材料在低于分解温度约40℃即提前分解。3.以三氯氧磷、甲醇和乙二醇为原料,二氯乙烷为溶剂,辛酸亚锡作为催化剂制备高分子阻燃剂聚磷酸酯。以β-环糊精和聚磷酸酯为原料,运用饱和水溶液法制备准轮烷,将准轮烷与粘胶纤维原液共混纺丝制得阻燃粘胶纤维。对制备的准轮烷进行表征,核磁表明高分子阻燃剂与β-环糊精形成了准轮烷。对制得的阻燃粘胶纤维进行热重实验显示800℃下其残碳量由普通粘胶纤维的5.4%提升至34.2%。
【图文】：

不产生有毒气体，不用加热，且溶剂回收后可循环使用。由结构基本没有发生变化，所以其生产的粘胶纤维手感光滑，是溶剂价格太高，溶剂回收过程又比较麻烦[11]。燃烧机理烧的本质是纤维素的裂解。纤维素分子是一种易燃烧的多氧热源，无需助燃气体便可剧烈燃烧。纤维素燃烧主要从两个残碳，产生不燃性气体和液相凝聚物，这些物质类似可燃物可将热源隔绝在外，，中断燃烧过程；另一方面纤维素裂解产可燃气体燃烧放热并反作用于可燃物加速燃烧进程[12]。粘胶素裂解为以左旋葡萄糖为主的焦油类物质，然后这类物质继性气体参与燃烧进程[13]。整个过程如下图 1.1 所示。

图 1.2 DPAMP 接枝共聚的化学机理（2）间接接枝反应要引入的阻燃剂上没有可以和纤维素羟基反应的官能团，而是利用中间物质粘胶纤维连接起来。Mazeyar[39]等使用乙烯基磷酸为交联剂，二苯甲酮作为催外光照射下成功将碳纳米管接枝在粘胶纤维表面上，其热稳定性显著提高。先将丙烯腈接枝到粘胶纤维上，再将其用水合肼处理，最后将其与醋酸锌反纤维上引入 Zn、N 元素，800℃下成碳率从普通粘胶纤维的 5.2%上升至 50.4理如图 1.3。Zhang[41]等将一种阴离子染料进行表面改性，使其带有纳米 Mg原子转移自由基聚合(ATRP)法将其接枝共聚到粘胶纤维上，只需接枝 4%的粘胶纤维的持续燃烧时间就能缩短一半。由于纤维素分子存在大量羟基，化学反应过程容易产生交联，而纤维素彼此会导致粘胶原液可纺性变差，纤维变硬和柔顺性下降。化学键合法的关键在程度，尽量使阻燃剂和纤维素分子发生化学反应而减少纤维分子间的交联反
【学位授予单位】：中北大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TQ341.1;O641.3

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本文编号：2689575