光接枝技術阻燃尼龍66織物的研究.pdf

1、尼龍66(PA66)織物近年來被廣泛應用于民用、軍用服裝以及家裝等方面。PA66纖維作為世界上最早實現(xiàn)工業(yè)化的合成纖維，具有較好的力學性能以及尺寸穩(wěn)定性，但由于具有織物比表面面積大的特點，PA66織物容易燃燒，其燃燒時的熔融滴落容易造成火勢蔓延，融滴物也易于灼傷皮膚，造成人員傷亡，因此對PA66織物進行阻燃整理是十分有必要的。目前市面上常用的PA66后整理阻燃劑主要是通過高溫半軟化面料從而使阻燃劑滲入織物內(nèi)部的方法達到阻燃目的的，但是此

2、法的阻燃耐久性不佳，且對織物的其它物理性能損失較大，而國內(nèi)外針對PA66織物的阻燃后整理的研究較少，迄今為止還未有開發(fā)出一種環(huán)保、高效、經(jīng)濟的PA66織物后整理阻燃體系。
　　 本論文首次將表面紫外光接枝技術引入織物的阻燃后整理中。較其他接枝改性方法而言，光接枝技術條件溫和，在引發(fā)表面接枝反應的同時并不會對基材本身性能造成影響，通過此法改性的織物可與阻燃劑以共價鍵形式連接，提高了阻燃的耐久性，同時此項技術具有工藝簡單，易于操作，

3、污染低等優(yōu)點。光接枝技術多用于改善織物、纖維的染色性能，親水性能以及生物相容性等，迄今尚未見有將光接枝技術應用于織物阻燃后整理研究的報道。
　　 為了提高PA66織物的阻燃性能，研究中分別采用了一步光接枝改性法以及兩步表面改性法對織物進行阻燃改性，一步法是在織物表面直接光接枝引入阻燃單體從而改善織物阻燃性能的方法，分別選取了光敏性單體丙烯酰胺(AM)及2-羥基乙基甲基丙烯酸酯磷酸酯(HEMAP)作為阻燃單體改善PA66織物的阻燃

4、性能，兩步法則是先通過光接枝聚合在織物表面引入活性基團，之后活性基團再與阻燃單體反應，進而達到耐久阻燃目的的方法，本研究中此法是以馬來酸酐作為光接枝接枝單體，將馬來酸酐接枝鏈引入織物表面，再將三乙醇胺與接枝鏈上的酸酐活性基團反應。研究中首次將丙烯酰胺(AM)以及2-羥基乙基甲基丙烯酸酯磷酸酯(HEMAP)用于織物阻燃，2-羥基乙基甲基丙烯酸酯磷酸酯更是首次用于材料阻燃，因此研究中試圖對其阻燃機理進行深入探討，為將來選擇合適的PA66光接

5、枝后整理阻燃劑提高了實驗依據(jù)。
　　 本文采用以丙酮為溶劑，二苯甲酮為光引發(fā)劑，將丙烯酰胺光接枝于PA66織物表面，探索了單體、引發(fā)劑濃度，輻照時間以及整理工藝對光接枝率的影響，用ATR-FTIR、XRD、織物表面SEM照片、氧指數(shù)測試、垂直燃燒測試、熱性能分析(TG、DTG)和錐形量熱對改性織物結(jié)構(gòu)和阻燃性能進行表征及評估。將阻燃測試結(jié)果與殘余物剖面的SEM照片與氣相TG-FTIR綜合分析，對AM-g-PA66的阻燃機理進行了

6、初步探討。實驗表明，當接枝率達到32.5％時，LOI值可達到26.2，垂直燃燒時無余燃和陰燃，無融滴，炭長6.8cm。洗滌10次后，仍可保持原LOI值的91.6％，洗滌50次后，阻燃性能降低較多，通過機理分析初步推測丙烯酰胺對PA66織物主要是以氣相阻燃機理為主，通過聚丙烯酰胺接枝鏈提前分解釋放出難燃氣體NH3稀釋可燃氣體濃度，阻止火焰蔓延，從而達到改善阻燃性能的目的，研究中為了進一步提高阻燃耐久性，將光交聯(lián)劑N，N’-亞甲基雙丙烯酰胺

7、(MBAAm)引入改性體系，實驗表明，當MBAAm用量為0.05％，AM用量為20％，引發(fā)劑為2.0％時，可同時兼顧織物的的阻燃性及耐久性。
　　 研究中的第二個體系是以丙酮為溶劑，二苯甲酮為光引發(fā)劑，將2-羥基乙基甲基丙烯酸酯磷酸酯(HEMAP)光接枝于PA66織物表面，通過對單體、引發(fā)劑濃度，輻照時間，整理工藝等條件的探索得到光接枝的最佳工藝。采用ATR-FTIR、織物表面SEM照片、氧指數(shù)測試、垂直燃燒測試、熱性能分析(T

8、G，DTG)、錐形量熱對改性織物結(jié)構(gòu)和阻燃性能進行表征及評估。實驗表明，當表面含磷量達到11％時，織物的LOI值可達到31.2，垂直燃燒時，離火自熄，無融滴，炭長5.2cm，洗滌50后，LOI值為26.2。結(jié)合殘?zhí)勘砻鍿EM照片、氣相TG-FTIR分析和殘?zhí)考t外及XPS分析，初步推斷HEMAP對織物主要以凝聚相阻燃機理為主，通過PHEMAP接枝鏈在高溫下熱降解生成焦磷酸，多聚磷酸等促進成碳的化合物，提高殘?zhí)苛?，從而達到阻燃目的。同時還通

9、過Flynn-Wall-Ozawa，Kissinger方法對兩種改性的織物進行熱氧化降解動力研究，通過對其反應活化能的計算和分析，推斷出不同的阻燃機理可以導致活化能變化趨勢的差別，但兩者的活化能都較未改性前明顯提高。
　　 兩步法是以馬來酸酐作為光接枝接枝單體，將馬來酸酐接枝鏈引入織物表面，再將三乙醇胺與接枝鏈上的酸酐活性基團反應。通過對輻照時間、單體濃度、接枝反應時間以及接枝溫度等條件的探索，得到了最佳光接枝及化學接枝工藝。用