表面接枝改性提高尼龙-66织物的抗熔滴性能和吸湿性能

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尼龙-66织物具有力学性能优良、耐磨性高、防收缩等很多优良的特性,因此得到越来越广泛的应用,同时尼龙-66也具有很多不可忽视的缺点,例如在燃烧时尼龙-66会发生熔融收缩现象,最终造成熔融滴落,熔滴不仅可以灼伤皮肤,还极可能会引发二次火灾;与天然织物如棉、麻织物相比,尼龙-66的吸湿性能要低很多,穿着舒适度明显降低。因此提高尼龙-66织物的阻燃抗熔滴性能与吸湿性能具有十分重要的意义。本论文主要采用表面接枝改性法对尼龙-66织物进行改性,将含有特定功能的单体通过化学键接枝到尼龙-66织物表面,以提高它的阻燃抗熔滴性能与吸湿性能,达到持久的改性效果,克服物理浸轧阻燃工艺耐水洗性能较差的弊端。研究结果表明,织物的表面接枝改性,接枝率易于控制,并且在一定的接枝范围内对织物的手感影响不大,避免了对织物力学性能的损害,因此具有广泛的应用前景。论文主要工作如下:第一部分采用化学接枝的方法将含有阻燃元素S、N的单体2-丙烯酰氨基-2-甲基-1-丙磺酸(AMPS)接枝到尼龙-66织物的表面,由于AMPS单体具有比较强的亲水性,很难迁移到相对疏水的尼龙-66织物表面进行接枝反应,因此采用甲基丙烯酸羟乙酯(HEMA)与AMPS共同接枝的方法,实现了AMPS在尼龙-66表面的成功接枝。探讨了接枝单体浓度、反应温度以及反应时间对织物接枝率(PG%)的影响,得到的最适宜的反应条件为:织物先在0.5wt.%的引发剂过硫酸钾(KPS)溶液中预反应1.5h,再转移至单体溶液中反应2h,最佳的接枝单体浓度为15wt.%,最佳反应温度为80℃。接枝之后的织物热稳定性明显提高,力学性能变化不大,燃烧时产生的熔滴数量明显减少,同时尼龙-66的吸湿性能显著提高。第二部分首次将微波接枝改性技术应用于尼龙-66的表面接枝,选用具有一定极性的HEMA作为表面接枝单体,KPS作为引发剂,对尼龙-66织物进行表面接枝改性,实验探索出的最佳反应条件为:先将尼龙-66织物在0.5wt.%的KPS引发剂中微波辐射(400W)预反应20min,然后转移至5wt.%的单体HEMA溶液中,80℃进行表面接枝反应60min;采用傅里叶红外分析仪(FTIR)、核磁共振仪(NMR)对接枝后织物的结构进行了分析,结果表明表面接枝反应发生在与氨基相连的烷基碳上;用极限氧指数仪、垂直燃烧仪对尼龙-66织物的阻燃性能了测试,表明接枝后的织物抗熔滴效果明显提高;吸湿性能测试表明接枝HEMA后,尼龙-66的润湿时间降低明显,从417.3s最低可以降为22.5s,同时接枝改性后织物的力学性能特别是断裂伸长率提高明显,从23.5%提高到了43.8%。最后比较了化学接枝改性与物理浸轧工艺处理之后织物样品燃烧过程的区别,选用马来酸酐(MA)与甲基丙烯酸羟乙酯(HEMA)为单体,通过热重-红外联用以及SEM等手段对织物的热行为和残炭形貌结构进行了表征,结果表明,在燃烧时纯尼龙-66与物理浸轧改性的织物首先会产生熔融收缩生成大块熔滴,随着温度的升高,从熔滴的表面开始热降解;而接枝改性之后的织物熔融收缩以及熔滴现象消失,织物的降解从表面接陵链的分解开始,由外及内,接枝链对内部织物起到了保护作用;垂直燃晓测试表明,物理浸轧MA和HEMA之后的织物阻燃效果提高明显,而化学接枝MA和HEMA改性的织物损毁长度增加,但是抗熔滴性能明显提高,同时表明化学接枝改性为耐久性阻燃改性。
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