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889彩票|无机无卤聚乙烯醇纤维的结构与性能研究

2021-02-22 08:32:50| 发布者:佚名 查看: 230次

摘要:的化学键,有机相与无机相有相容性好,阻燃PVA纤维的结晶度有所下降;其燃烧性能有所提高。历来的PVA类阻燃纤维是用氯乙烯类聚合物的水乳液加入到PvA水溶液中所得到的纺丝原液纺丝。的阻燃性能、纤维的热性能、纤维的结晶性能进行了研究。J:硅溶胶彤成的聚硅酸沉集在纤维的表面。...

2010年中国无卤学术峰会陕西 西宁 无机阻燃聚乙烯醇纤维的结构与性能研究 (青岛大学纤维新材料与现代纺织国家重点实验室培植基地,山东,青岛266071)摘要:将硅溶胶分散于PVA氨水中制得纺纱面膜,经湿法纺丝制得无卤PVA纤维,通过傅立 叶红外波谱(FTIR)、扫描电镜(SEM)、X射线衍射(XRD)、锥形量热仪对阻燃PVA/SiOz复合纤 维的结构、物理性能指标以及燃烧性能进行了研究。结果表明:硅溶胶与PVA碳化物之间产生了新 的化学键,有机相与无机相有相容性好,阻燃PVA纤维的结晶度有所增长;其燃烧性能有所增强。 关键词:聚乙烯醇;二氧化硅;阻燃:无机 引言聚乙烯醇(PVA)是为数不多的已工业化生产的可从天然气制备的通用高分子材料阻燃pva纤维,其多羟 基强官能团的特性让其具有优良的水溶性、生物相容性、阻隔性、耐溶剂性及热学性能。聚乙烯醇 具有良好的成纤性、成膜性、粘接性、生物降解性和环境友好性能,在纤维、薄膜、粘合剂和生 物医学材料等领域具有广泛用途。在日渐增多的废弃高分子材料严重污染环境的局面下,作用日 显重要。 但是,聚乙烯醇纤维弹性、染色性、耐冷水性能差,易于燃烧,阻燃性能差,其极限氧指数 (LOI)只有18.5,这些缺陷严重影响了其应用。

因此,研制、开发和生产无卤聚乙烯醇纤维已 是我国化学纤维制造业的一个重要课题。 历来的PVA类无卤纤维是用氯乙烯类聚合物的水乳霜加入到PvA水溶液中所得到的纺纱面膜纺纱。 日本东丽公司n训在此方向做了大量的研究,同时取得了成果,但这种PVA纤维成本较高,且富含 氯元素,因此其应用遭到一定的限制。另一类阻燃剂为磷系阻燃剂,马志领,赵文革3分别采用 溴代磷酸酯丙酮(BPAC)、 (B一氯乙基)磷酸酯丙酮制备无卤PVA纤维;杨智渊,卢奎林等n1 采用三聚氰胺甲醛树脂(娅)与PVA碱液混和制了无卤阻燃PVA纤维,此类阻燃剂为有机磷系无卤 剂,合成工艺复杂,成本较高。 本文采用无机阻燃剂制备出性能优异的无机无卤PVA纤维,该阻燃剂是一种环境友好型无卤 剂,价格低廉、阻燃效果好,共对氨水黏度对气温的依赖性、纤维的结构、阻燃剂的分布、纤维 的无卤性能、纤维的热性能、纤维的结晶性能进行了研究。 2结果与讨论 2.1无卤PVA,Si02纤维的结构 ‘基金硬目:973前期研究专项(20cB,03鳓);迁讯联系人,qdxyzh@163瑚m 24 2010年中国无卤学术峰会 青海果洛 燥后隙IR曲线从露忡叮以看…:打-llOcm。

处柯个吸收峰,为s1_u_oSi的 对称伸缩震动吸收峰,800cm。处为Si.0.靳的非对称伸缩震动吸收峰450 。为Si一0-Si 的弯曲震动吸收峰.而在3450cm。为硅甲基的伸缩振动峰。 目2PVA纤&*m目fI_MPVA*镕2。%pVA}}m)罔2为Pv^纤维的红外谱图,从圈中可以看出纯PVA在1153cm-l处为c_0的伸缩振动t而无卤 PvA纤维中移向1229cm1.认为官能团sl(卜s1伸缩震动,这是因为硅溶胶富含的人量硅乙基与PvA 中的醇轻龋酯化产生sl—o-c,增加了有机相与无机相的相容性。 2阻{{墨PVA的表面形貌削3中a、b分别为纯PvA纤维与无卤Pv^的sEM罔片。从闻tp可以看出纯PVA棚i较光滑,有少 量的固体颗粒.nr能是部份凝同浴宋完全水洗去.但无卤PVA表m1却有大量的粒于存在-这尾由 J:硅溶胶彤成的聚硅酸沉集在纤维的表面。 PVA*镕5Hl*P纤镕女面s日目肿2.3阻燃PVA/¥i02纤维的集聚恋结构剖析 从图4中可以看出.纯PVA纤维在2e为L144’、19.126,2225。处有显著的衍射峰、 40.52。为PVA的单斜峰4…这些衍射峰在阻燃PVA/s1啦纤维同样也出现一担衍射峰的硬度显著降 低,阻燃PvA/sl吼纤维的结晶度有所升高。

这是因为SiOz分散在PVA碳化物中,增加了无定彤区的 范围.从而让纤维的结晶度有所F降。 2010年中国无卤学术峰会 青海 西宁 PVA纤维的X射线衍射曲线(卜I屯PVA纤维2一无卤PVA纤维)2.4PvA/Si02纤维的无卤性能 图5为热释放速度比较图。由图可以看出PVA/Si02复合纤维的热释放速度不论是峰值,还是 平均值较纯PVA纤维有了明显减少。说明硅溶胶的加入,使PvA/si02复合纤维的火眼传播速率明 显减弱,有助于控制火焰的漫延,降低了材料的燃烧危火焰传播速率显著减弱,有助于控制火焰 的漫延,降低了材料的燃烧危险性。 100120 1t18@枷锄 Time(s) 图5PVA纤维的热释放速翠比较图图6PYA纤维的有效燃烧热比较图 从图6纯PVA纤维及PvA/Si02复合纤维的有效燃烧热变化曲线中可以看出,PVA/Si02复合纤维 的曲线释放缓慢,平均值比纯PVA纤维有增长,分别为26.53MJ/kg,29.58MJ/kg。表明氢氧化铝 的加入,使纤维的挥发物燃烧的不完全程度降低,PVA/Si02复合纤维对可燃性二氧化碳的燃烧有抑制 作用。 图7为质量损失率比较图。从图可以看出,PvA/Si02复合纤维的质量剩余量显著低于纯PVA纤 维样品,二氧化硅的加入有利于PVA纤维的燃烧成炭阻燃pva纤维,炭层阻隔纤维的裂解挥发,起到化学阻隔 作用,这一点与固相成炭无卤机理相吻合。

此外,纯PVA纤维最终燃烧完全,PvA/Si02复合纤维 残余量15%,高于氢氧化铝加入量,表明残余物中除Si02的存在,还有PVA形成的炭,这也说明二 氧化硅的加入推动了PVA的成炭。 2010年中国无卤学术峰会山东 西宁 '120t40 100 100枷拗 Time(s) 100120 140 t00 180 200 220 Time(l PVA纤维的质量损失速度比较图图8为总热释放速度比较图。从总热释放速度曲线图中可以看出两种纤维的总热释放速度随 时间的延长而上升,但PVA/Si02复合纤维的速度高于纯PVA纤维,说明纯PVA纤维的吸热小于 PVA/Si02复合纤维。 3推论 O''''18@m拗Time(.) 图8PVA纤维的总热释放速度比较图 (1)阻燃PVA纤维是无机相硅与有机相PVA碳化物之间有共价键的Si一呲,从而提升了无机相与 有机相的相容性。(2)阻燃PVA纤维有一定的结晶度,但结晶度较纯PVA纤维有所增长。 (3)阻燃PVA纤维的无卤性能有所增强。 REFERENCES: 【1]KURARAYCO,KOMIYARYOTA..W02006087983,2006—08-24 【2】KURARAYCO,DAIKYO CHEMICAL.JP2004123805 2004-04-22 【3】KURARAYCO.Polyvinyl.JP2003041428,2003—02—13 【4】KURARAYCO。

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