海洋生物質(zhì)纖維的熱降解、燃燒特性與阻燃機(jī)理研究.pdf

1、摘要石油是現(xiàn)代高分子材料的主要原料，但隨著全球性石油能源的緊缺，傳統(tǒng)意義上以石油原料為基礎(chǔ)的高聚物包括合成纖維受到了嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)。而海藻酸鈉是來源于褐藻、海藻等海洋性藻類的天然高分子，具有來源廣、可再生、綠色無污染等優(yōu)點(diǎn)，因此，發(fā)展以海洋植物為主要來源的海洋生物質(zhì)纖維便成了大勢所趨。本論文通過濕法紡絲工藝制備出本質(zhì)阻燃金屬海藻酸鹽纖維和甲殼素纖維以及海藻酸鈣／納米氫氧化鋁復(fù)合纖維。并通過極限氧指數(shù)、錐形量熱、熱失重分析、殘?jiān)婄R掃描、氣相

2、裂解質(zhì)譜聯(lián)用和紅外等測試手段對3類纖維的阻燃性能、熱穩(wěn)定性能和裂解產(chǎn)物進(jìn)行了表征，并對其熱裂解機(jī)理進(jìn)行了探討。用錐形量熱和極限氧指數(shù)對金屬海藻酸鹽纖維和海藻酸纖維的燃燒特性與阻燃特性進(jìn)行了表征，結(jié)果表明：金屬海藻酸鹽纖維的阻燃性能優(yōu)于海藻酸纖維，金屬離子起到了阻燃劑的作用；殘?zhí)侩婄R掃描和熱失重分析結(jié)果說明：與海藻酸纖維相比，海藻酸鹽纖維燃燒后可以產(chǎn)生更多的殘?zhí)苛浚倚纬傻奶紝痈?、更致密，這也是海藻酸鹽纖維阻燃性能優(yōu)異的重要原因；基于以

3、上測試結(jié)果提出了海藻酸鹽纖維的金屬離子阻燃機(jī)理：金屬離子催化熱解改變了海藻多糖大分子的熱裂解歷程；金屬離子的存在造就了堿性環(huán)境，促進(jìn)海藻酸鹽纖維的脫羧反應(yīng)產(chǎn)生大量的二氧化碳；金屬氧化物或金屬碳酸鹽的催化成碳反應(yīng)。對甲殼素纖維的測試結(jié)果表明，與粘膠纖維相比，甲殼素纖維的阻燃特性、熱穩(wěn)定性能均好于粘膠纖維，并且燃燒后產(chǎn)生了更多的殘?jiān)约拜^少的裂解產(chǎn)物，是一種本質(zhì)阻燃纖維，原因在于甲殼素纖維中氮元素的存在起到了氣相阻燃與凝固態(tài)阻燃的作用。一納

4、米氫氧化鋁作為一種阻燃增強(qiáng)劑，具備較好的化學(xué)穩(wěn)定性和阻燃性，廣泛應(yīng)用于塑料領(lǐng)域，在纖維領(lǐng)域尚未見使用。通過濕法紡絲工藝制備出海藻酸鈣／納米氫氧化鋁復(fù)合纖維，并對纖維進(jìn)行了纖維強(qiáng)力測試和熱失重分析，結(jié)果表明納米氫氧化鋁的引入能夠提高海藻酸鈣／納米氫氧化鋁復(fù)合纖維的強(qiáng)度和阻燃性能。關(guān)鍵詞：海藻酸鹽纖維；甲殼素纖維；納米氫氧化鋁；金屬離子；熱解；阻燃性能目錄第一章緒論I11海藻酸鹽簡介1111海藻酸及海藻酸鹽的結(jié)構(gòu)與性質(zhì)1112海藻酸鈉的制備

5、3113海藻酸鈉及其鹽類的應(yīng)用4114海藻酸鹽纖維的研究進(jìn)展512甲殼素簡介7121甲殼素的結(jié)構(gòu)與性質(zhì)7122甲殼素的應(yīng)用8123甲殼素纖維的制備工藝8124甲殼素／殼聚糖纖維的主要特性8125甲殼素纖維的應(yīng)用與研究現(xiàn)狀913阻燃劑與阻燃機(jī)理簡介10131有機(jī)阻燃劑10132無機(jī)阻燃劑。1114金屬離子鹽對高分子材料熱性能的影響1215本論文研究的目的和意義：13第二章海藻酸鹽纖維的阻燃、熱穩(wěn)定性能及其裂解機(jī)理研究1521引言，1522

6、實(shí)驗(yàn)部分15221主要實(shí)驗(yàn)儀器與試劑15222海藻酸鹽纖維的制備16223測試儀器與測試條件1623結(jié)果與討論16231纖維的極限氧指數(shù)16232纖維的阻燃性能與錐形量熱分析17233纖維殘?jiān)膾呙桦婄R表征20234纖維的熱穩(wěn)定性能22235裂解氣相色譜質(zhì)譜聯(lián)用分析22236金屬離子阻燃機(jī)理2824d、結(jié)29第三章甲殼素纖維的制備及其阻燃熟穩(wěn)定性能研究3131引言3132實(shí)驗(yàn)部分3l321主要試劑與藥品。3l322主要測試方法31323