光接枝技術(shù)阻燃尼龍66織物的研究.pdf

1、尼龍66(PA66)織物近年來(lái)被廣泛應(yīng)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(shí)現(xiàn)工業(yè)化的合成纖維，具有較好的力學(xué)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(diǎn)，PA66織物容易燃燒，其燃燒時(shí)的熔融滴落容易造成火勢(shì)蔓延，融滴物也易于灼傷皮膚，造成人員傷亡，因此對(duì)PA66織物進(jìn)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(guò)高溫半軟化面料從而使阻燃劑滲入織物內(nèi)部的方法達(dá)到阻燃目的的，但是此

2、法的阻燃耐久性不佳，且對(duì)織物的其它物理性能損失較大，而國(guó)內(nèi)外針對(duì)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(jì)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(shù)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(shù)條件溫和，在引發(fā)表面接枝反應(yīng)的同時(shí)并不會(huì)對(duì)基材本身性能造成影響，通過(guò)此法改性的織物可與阻燃劑以共價(jià)鍵形式連接，提高了阻燃的耐久性，同時(shí)此項(xiàng)技術(shù)具有工藝簡(jiǎn)單，易于操作，

3、污染低等優(yōu)點(diǎn)。光接枝技術(shù)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(shù)應(yīng)用于織物阻燃后整理研究的報(bào)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(duì)織物進(jìn)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(guò)光接枝聚合在織物表面引入活性基團(tuán)，之后活性基團(tuán)再與阻燃單體反應(yīng)，進(jìn)而達(dá)到耐久阻燃目的的方法，本研究中此法是以馬來(lái)酸酐作為光接枝接枝單體，將馬來(lái)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(tuán)反應(yīng)。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(duì)其阻燃機(jī)理進(jìn)行深入探討，為將來(lái)選擇合適的PA66光接

5、枝后整理阻燃劑提高了實(shí)驗(yàn)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(shí)間以及整理工藝對(duì)光接枝率的影響，用ATR-FTIR、XRD、織物表面SEM照片、氧指數(shù)測(cè)試、垂直燃燒測(cè)試、熱性能分析(TG、DTG)和錐形量熱對(duì)改性織物結(jié)構(gòu)和阻燃性能進(jìn)行表征及評(píng)估。將阻燃測(cè)試結(jié)果與殘余物剖面的SEM照片與氣相TG-FTIR綜合分析，對(duì)AM-g-PA66的阻燃機(jī)理進(jìn)行了

6、初步探討。實(shí)驗(yàn)表明，當(dāng)接枝率達(dá)到32.5％時(shí)，LOI值可達(dá)到26.2，垂直燃燒時(shí)無(wú)余燃和陰燃，無(wú)融滴，炭長(zhǎng)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(guò)機(jī)理分析初步推測(cè)丙烯酰胺對(duì)PA66織物主要是以氣相阻燃機(jī)理為主，通過(guò)聚丙烯酰胺接枝鏈提前分解釋放出難燃?xì)怏wNH3稀釋可燃?xì)怏w濃度，阻止火焰蔓延，從而達(dá)到改善阻燃性能的目的，研究中為了進(jìn)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(shí)驗(yàn)表明，當(dāng)MBAAm用量為0.05％，AM用量為20％，引發(fā)劑為2.0％時(shí)，可同時(shí)兼顧織物的的阻燃性及耐久性。
　　 研究中的第二個(gè)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(guò)對(duì)單體、引發(fā)劑濃度，輻照時(shí)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(cè)試、垂直燃燒測(cè)試、熱性能分析(T

8、G，DTG)、錐形量熱對(duì)改性織物結(jié)構(gòu)和阻燃性能進(jìn)行表征及評(píng)估。實(shí)驗(yàn)表明，當(dāng)表面含磷量達(dá)到11％時(shí)，織物的LOI值可達(dá)到31.2，垂直燃燒時(shí)，離火自熄，無(wú)融滴，炭長(zhǎng)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(duì)織物主要以凝聚相阻燃機(jī)理為主，通過(guò)PHEMAP接枝鏈在高溫下熱降解生成焦磷酸，多聚磷酸等促進(jìn)成碳的化合物，提高殘?zhí)苛?，從而達(dá)到阻燃目的。同時(shí)還通

9、過(guò)Flynn-Wall-Ozawa，Kissinger方法對(duì)兩種改性的織物進(jìn)行熱氧化降解動(dòng)力研究，通過(guò)對(duì)其反應(yīng)活化能的計(jì)算和分析，推斷出不同的阻燃機(jī)理可以導(dǎo)致活化能變化趨勢(shì)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(lái)酸酐作為光接枝接枝單體，將馬來(lái)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(tuán)反應(yīng)。通過(guò)對(duì)輻照時(shí)間、單體濃度、接枝反應(yīng)時(shí)間以及接枝溫度等條件的探索，得到了最佳光接枝及化學(xué)接枝工藝。用