丙烯酸阻燃竹纤维织物的制备及性能研究

发布时间：2020-06-11 10:30

【摘要】：纤维素是由葡萄糖组成的多糖,在自然界中广泛存在。竹纤维是一种天然纤维素纤维,有着良好的透气性等优异性能。竹纤维织物的极限氧指数只有17.9%,竹棉纤维织物的氧指数为18%,竹纤维氨纶混纺织物的极限氧指数为17%,均属于易燃性纤维,竹纤维织物的用量在日常生活中日益增长,需要对如何制备一种具有阻燃性能的竹纤维织物进行探索,选择一种新型的绿色环保阻燃方法赋予竹纤维织物阻燃性。本实验参考海藻酸盐自身具有阻燃性与其自身含有大量羧基与盐离子有关,通过接枝共聚反应,在有硝酸铈铵引发体系存在的酸性环境中,将含有羧基的丙烯酸作为支链分别接枝到竹纤维、竹棉纤维和竹氨纶纤维等三种纤维织物上以引入羧基。经过碱化反应与盐化反应依次将羧基上的氢离子替换为钠离子与金属离子以制得丙烯酸盐阻燃织物。利用增重率、力学性能测试、极限氧指数测试(LOI)、傅里叶红外光谱(FTIR)、扫描电子显微镜(SEM)、微型量热、热重(TG)等表征手段对阻燃织物的性能进行表征,结果表明:增重率受接枝反应温度、反应时间、单体浓度、引发剂浓度等因素的影响。经丙烯酸接枝、碱化、盐化后,阻燃竹纤维织物的极限氧指数为31.3%,阻燃竹棉纤维的极限氧指数为32%,阻燃竹纤维氨纶混纺织物的极限氧指数为30.5%,三种纤维织物的氧指数提高到30%以上,达到难燃级别(氧指数大于27%),经水洗20次,再经10次皂洗后垂直燃烧测试,阻燃等级达到B氏级。三种纤维经阻燃后力学性能降低约20%～30%。阻燃织物燃烧后残炭量增加,热释放速率与总热释放量减少,表面碳层更加致密,形状完整,阻燃性能得到大幅提升。
【图文】：

海藻酸盐

东北林业大学硕士学位论文盐的阻燃机理逡逑可由海洋藻类获得，是一种多糖。海藻酸可以与海水中的各种阳酸盐，从海藻中得到的提取物通常是海藻酸钠［５４￣５６］。海藻酸优异造纸与纺织行业中。海藻酸盐可以从生海藻通过ＮａＯＨ碱溶液被每个糖单体都含有游离的羧基，性质活泼，易与二价金属阳离子淀，海藻酸盐纤维优异的性能也被广泛应用于电化学、食品工业、酸钙等海藻酸盐自身具有阻燃性［５７，５８］。与大多数纤维素纤维相比，好的阻燃性能，海藻酸钙纤维的极限氧指数值能到３０到３５之下的点燃时间数秒，离火自熄，属于极好的阻燃材料［５９，６（）］。海藻能已被证实，海藻酸大分子结构特殊，且海藻酸钙纤维中有钙离量的羧基燃烧过程中吸水降温，纤维中的羧基与钙离子会形成碳步分解为氧化钙与二氧化碳，分解反应会吸收热量且氧化钙与二阻止可燃气体释放，，使得海藻酸钙自身具有阻燃性。逡逑

路线图,竹纤维,丙烯酸盐,接枝

图２－１丙烯酸盐接枝竹纤维路线图逡逑Ｆｉｇ．２－１邋Ｔｈｅ邋ｐｒｅｐａｒａｔｉｏｎ邋ｒｏｕｔｅ邋ｏｆ邋ａｃｒｙｌａｔｅ邋ｇｒａｆｔ邋ｂａｍｂｏｏ邋ｆｉｂｅｒ逡逑（４）接枝后竹纤维织物的碱化逡逑将接枝后的竹纤维织物放入一定浓度的氢氧化钠溶液中，氢氧化钠的浓度不能过高逡逑以免对竹纤维的纤维结构造成破坏［９９，１（）（）］，可以根据接枝后竹纤维织物的增重率来估计逡逑所需氢氧化钠的浓度大小，在４０°Ｃ温度下匀速搅拌１邋ｈ后取出，用蒸馏水洗净纤维织逡逑物表面残留的氢氧化钠，放入烘箱内烘干。逡逑（５）接枝碱化后竹纤维织物的盐化逡逑将碱化后的竹纤维织物放入乙醇：硫酸铝溶液体积为２：１的溶液中，将溶液在６０°Ｃ逡逑下匀速搅拌６邋ｈ后取出，将盐化后的竹纤维织物用蒸馏水充分搅拌洗漆，每５邋ｍｉｎ换一逡逑次水，洗涤２０次后烘干。逡逑以下的表征测试中的样品均是在经过２０次蒸馏水洗涤之后进行测试，洗涤过程如逡逑盐化后洗涤部分。逡逑接枝改性后竹纤维织物（结构单元反应）的碱化、盐化反应步骤如图２－２所示：逡逑＾0＼＼逡逑
【学位授予单位】：东北林业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TS195.592

【参考文献】