聚丙烯腈-聚芳砜酰胺共混阻燃纖維的研制.pdf

1、聚丙烯腈的易燃性限制了其在家紡中的廣泛應(yīng)用，在對(duì)其改性的方法中，無(wú)鹵共混阻燃改性符合綠色環(huán)保材料的開發(fā)方向，但是仍存在小分子阻燃劑添加量高、影響紡絲以及共混紡紗線阻燃效果不穩(wěn)定的問(wèn)題。而采用本質(zhì)阻燃高分子與聚丙烯腈共混紡絲的方法是解決上述問(wèn)題的一條有效途徑。我們與上海特安綸纖維有限公司合作，通過(guò)共溶解紡絲的方法開發(fā)新型的阻燃纖維。探究了聚丙烯腈（PAN）、聚芳砜酰胺（PSA）在共溶劑二甲基乙酰胺（DMAc）和離子液體1-丁基-3-甲基咪

2、唑氯化物（[BMIM]Cl）中的溶解性和相容性；組分的共混比對(duì)共混溶液流變性能、共混膜的結(jié)構(gòu)與性能、共混纖維的結(jié)構(gòu)與性能的影響；進(jìn)而調(diào)節(jié)組分的粘度比，探究對(duì)共混纖維的相形態(tài)、力學(xué)性能和阻燃性能的影響，選取合適粘度比的原料并達(dá)到提高阻燃性能的目的。
　　首先尋找合適的共溶劑并制備穩(wěn)定的共混溶液，并研究了共混溶液的流變行為。以有機(jī)溶劑DMAc和離子液體[BMIM]Cl為例，改變實(shí)驗(yàn)條件并觀察了PAN/PSA共混溶液的宏觀相容性，結(jié)果表

3、明：以DMAc為共溶劑的PAN/PSA共混溶液會(huì)在較短時(shí)間內(nèi)出現(xiàn)分層現(xiàn)象，但在離子液體中共混溶液可以長(zhǎng)時(shí)間呈穩(wěn)定均一的宏觀相容狀態(tài)。對(duì)PAN/PSA/[BMIM]Cl的溶液流變性能進(jìn)行探究，高粘度 PSA組分的加入使共混溶液的非牛頓性質(zhì)變強(qiáng)，增強(qiáng)了網(wǎng)絡(luò)纏結(jié)結(jié)構(gòu)，并且溶液共混比的變化對(duì)粘流活化能的影響不明顯。
　　對(duì)不同共混比的共混溶液進(jìn)行成膜和纖維成型，研究各自的相形態(tài)結(jié)構(gòu)和阻燃性能。以PAN/PSA的共混比例為7/3,6/4,5

4、/5,6/4和3/7制備了 PAN-1/PSA-1共混膜，對(duì)其阻燃性能的探究結(jié)果發(fā)現(xiàn)在 PSA組分含量超過(guò)70％時(shí)具有自熄效果，自熄時(shí)間4.56s。以PAN/PSA質(zhì)量比分別為5/5,6/4和3/7為共混比例，通過(guò)干噴濕法紡絲制備了PAN-3/PSA-1共混纖維，與PAN-1/PSA-1共混體系相比，阻燃性能有所提高，自熄時(shí)間縮短，當(dāng)PSA組分含量為70%時(shí)極限氧指數(shù)達(dá)到26.2%。對(duì)共混膜和共混纖維的形貌觀測(cè)發(fā)現(xiàn) PSA樣品及 PSA

5、為主要組分的共混樣品中，共混膜凹凸不平，共混纖維表面出現(xiàn)凹槽，說(shuō)明PSA組分在凝固浴中凝固過(guò)于劇烈。
　　最后，探究原料粘度比對(duì)共混纖維相形態(tài)分布，力學(xué)性能和阻燃性能的影響。粘度比不同的共混纖維中阻燃相分布較為均勻，力學(xué)測(cè)試結(jié)果表明在相同的紡絲工藝下，原料粘度差較小的共混纖維具有更好的拉伸性，粘度差較大的共混纖維呈“硬而脆”的力學(xué)特征。當(dāng)PAN與PSA粘度比提高至2.59時(shí)，PAN/PSA共混比例為30/70時(shí)，共混纖維的極限氧指