三維網狀結構共聚甲基丙烯酸酯纖維及其吸油性能研究.pdf

1、在較全面分析吸油材料的特征和吸油機理、類型和制備方法、應用及發(fā)展趨勢的基礎上，選擇含親油性基團的甲基丙烯酸酯(MA)為單體，以具有自交聯能力的甲基丙烯酸羥乙酯(HEMA)為潛交聯劑，制備含潛交聯劑的線性成纖共聚甲基丙烯酸酯(CPMA)，采用先溶液紡絲再后交聯處理的方法，研制出具有吸油(有機液體化合物如氯仿、甲苯、煤油等)、保油功能的后交聯型三維網狀結構共聚甲基丙烯酸酯纖維(CPMA-H)及其復合非織造布，研究了聚合工藝、交聯劑種類、交聯

2、條件等對聚合產物結構與性能的影響、線性成纖聚合物紡絲成形工藝、纖維的結構與性能等，闡明了潛交聯劑交聯機理，分析了CPMA-H纖維的三維網狀結構及其吸油性能等。 首先研究了化學交聯共聚甲基丙烯酸酯(C-CPMA)的聚合工藝，分析了反應條件對C-CPMA結構與性能的影響。結果表明，C-CPMA具有較緊密的三維網狀結構，在本研究范圍內最佳聚合條件：聚合溫度為75℃，聚合時間為8h，水油比為3：1，攪拌速率為300～400rpm，分散劑

3、用量為單體的0.5wt％；C-CPMA對氯仿、甲苯、二甲苯及煤油的飽和吸油率分別可達40g/g、26.5g/g、25.5g/g和15g/g，且保油率在95％以上；對C-CPMA緩釋行為的研究表明，交聯度是影響C-CPMA緩釋行為的重要因素。 研究了不同交聯劑對CPMA交聯結構的影響，確定了以HEMA作為潛交聯劑替代傳統化學交聯劑，制備了含潛交聯劑的共聚甲基丙烯酸酯(PC-CPMA)并對其交聯條件進行了研究。結果表明，HEMA用量

4、對PC-CPMA的吸油速率及飽和吸油率有很大影響，當HEMA用量適當時，PC-CPMA具有適宜的交聯度，顯示出較好的吸油性能。 分析和討論了線性成纖CPMA的紡絲成形，采用溶液紡絲法制備出CPMA初生纖維，當紡絲溫度為50℃，紡絲溶液中CPMA質量濃度為25％，凝固浴組成為水/溶劑=90/10，卷繞速度為28～37m/min，空氣層高度為5～10cm時，紡絲過程可正常進行，所得纖維綜合性能比較理想。 紡絲成形后，對CPM

5、A纖維進行熱交聯處理，制成CPMA-H纖維，研究表明，隨潛交聯劑用量增加，CPMA-H纖維的交聯度增大，而纖維的飽和吸油率降低，凝膠分率增大；當潛交聯劑用量增至35％時，潛交聯劑大分子上親油性酯基數量相對增多，對油品的吸收作用增強，此時纖維的飽和吸油率有所增大；當熱交聯時間為20min、熱交聯溫度為150℃時，所得纖維的三維網狀交聯結構較為理想，表現出較好的吸油性能；在聚甲基丙烯酸酯中引入甲基丙烯酸十二酯(LMA)后可有效提高CPMA纖

6、維對煤油的吸收，條件適當時，所得CPMA-H纖維對氯仿、甲苯和煤油的飽和吸油率分別為34.75g/g、18g/g、和8.00g/g，同時對水面浮油也具有良好的吸收性能。 借助FTIR、SEM、DMA等分析方法，研究了CPMA-H纖維大分子的三維網狀結構。結果表明，CPMA-H纖維具有半互穿聚合物網絡(semi-IPN)結構特征，在纖維成形后的熱交聯處理過程中，潛交聯劑HEMA大分子上的羥甲基之間發(fā)生脫水反應，形成三維網狀結構，而

7、CPMA大分子作為互穿聚合物纏結在潛交聯劑交聯形成的網絡中構成semi-IPN結構，纖維吸收油品時，通過CPMA-H纖維大分子上酯基的親油作用，油品分子擴散浸入纖維內部使纖維大分子伸展。在此過程中，潛交聯劑交聯形成的交聯點為纖維三維網狀結構提供了必要的節(jié)點，防止網絡坍塌或破壞。 用CPMA纖維與聚丙烯(PP)短纖按一定比例混合，兩邊用PP熔噴非織造布夾裹，制得復合非織造布，經150℃、20min熱交聯處理后，使纖維中潛交聯劑交聯

8、形成三維網狀結構，制成具有吸油功能的CPMA-H纖維復合非織造布。當CPMA纖維與PP短纖按2/1(質量比)混合，CPMA纖維中LMA含量為10％時，非織造布對氯仿、甲苯、煤油的飽和吸油率分別為9g/g、6.5g/g、4.4g/g，保油率均超過50％，明顯優(yōu)于PP熔噴非織造布。 對CPMA-H纖維復合非織造布吸油-脫附-再吸油過程的研究表明，經3次脫附和重復吸收后，CPMA-H纖維復合非織造布對甲苯和煤油的飽和吸油率分別下降到初