硅氮系阻燃黏胶纤维的结构与性能研究

分析了硅氮系阻燃黏胶纤维的结构与性能,探讨其阻燃机制。通过扫描电子显微镜、X射线衍射、力学性能以及极限氧指数等测试,分析了硅氮系阻燃剂含量对纤维阻燃性能、热性能和力学性能等的影响。结果表明:当阻燃剂质量分数为20%时,纤维的干态断裂强度为2.1 cN/dtex,极限氧指数为28%,在满足纺织服用需求的同时,达到国家阻燃标准,兼具安全环保与良好的阻燃性能。     

PVA/SA/MF阻燃复合纤维的制备和性能研究

以聚乙烯醇(PVA)、海藻酸钠(SA)和三聚氰胺-甲醛树脂(MF)混合液为纺丝原液,采用湿法纺丝工艺制备PVA/SA/MF复合纤维。研究了PVA与SA及MF的共混比例对复合纤维阻燃性能和力学性能的影响。结果表明:PVA/SA/MF复合纤维的表面均匀光滑,其内部为网状结构;随着MF含量的增加,复合纤维阻燃性能增强,但其断裂强度呈现先增加后降低的趋势;当PVA∶SA∶MF质量比为10∶1∶4时,复合纤维的阻燃性能和力学性能均较好,其极限氧指数(LOI)为29. 8%,断裂强度为3. 19 c N/dtex;当PVA∶SA∶MF质量比为10∶1∶6时,复合纤维的阻燃性能、热性能及耐阻燃耐久性最好,其LOI为32. 0%,600℃时的质量保持率为24%左右,水洗50次后的LOI为25. 9%。     

Pyrovatex CP阻燃改性聚乙烯醇纤维的制备和性能

以有机膦系阻燃剂N-羟甲基-3-(二甲氧基膦酰基)丙酰胺(Pyrovatex CP)作阻燃剂,将其添加在一定质量分数的聚乙烯醇(PVA)水溶液中,制备了阻燃改性PVA纤维。研究了Pyrovatex CP加入量对PVA纤维性能的影响,采用红外光谱和扫描电镜对阻燃改性PVA纤维进行了结构表征,确定了C—O—C的存在,测试了其力学性能和阻燃性能。结果表明:当PVA与Pyrovatex CP质量比为10∶4时,制备的PVA-CP纤维综合性能较好,其极限氧指数为29.8%,断裂强度为3.99 c N/dtex,具有较好的阻燃性能和力学性能。     

阻燃涤纶工业丝的制备及性能研究

对普通阻燃聚酯切片进行干燥增黏,得到低含水率的高黏度聚酯阻燃切片,再通过优化纺丝工艺,生产制备得到阻燃涤纶工业丝。利用差示扫描量热仪、热重分析仪、极限氧指数仪和纤维强伸仪等对样品的熔点、热焓、阻燃性、热稳定性和力学性能进行分析测试,结果表明:干燥增黏的切片在挤出温度284~305℃、拉伸定形温度90~230℃、卷绕速度2 700~2 900 m/min的工艺条件下纺丝,得到质量稳定的阻燃涤纶工业丝,其断裂强度为6.52 c N/dtex,断裂伸长率为17.1%,极限氧指数为31.5%。该产品的断裂强度高、断裂伸长率低、力学性能稳定并具备优良的阻燃特性。     

六苯氧基环磷腈阻燃聚乙烯醇纤维结构与性能研究

将六苯氧基环磷腈(HPCTP)无卤阻燃剂与聚乙烯醇(PVA)进行共混纺丝制备阻燃PVA纤维,研究了纤维的阻燃性能及阻燃机理;并将阻燃性较好的纤维进行缩甲醛化处理,观察HPCTP在醛化过程中的稳定性。结果表明:随着HPCTP含量的增加,阻燃PVA纤维的阻燃性能有所增加,当HPCTP质量分数为30%时,阻燃PVA纤维的热稳定性得到大幅提高,其在600℃下的质量保持率为18. 77%,极限氧指数(LOI)达到31%,阻燃PVA纤维经缩甲醛化后LOI达26. 5%,仍然能达到阻燃要求;对阻燃PVA纤维的阻燃机理研究发现,当HPCTP质量分数小于30%时,其在纤维中仅有气相阻燃作用,而当HPCTP质量分数为30%时,其在凝聚相和气相中均起到阻燃作用;随着HPCTP含量的增加,阻燃PVA纤维的力学性能降低,当添加HPCTP质量分数为30%时,阻燃PVA纤维的断裂强度为2. 8 c N/dtex,仍能满足纤维的使用要求。     

Lyocell/二硫代焦磷酸酯阻燃纤维的制备及其阻燃机理研究

将阻燃剂二硫代焦磷酸酯(DDPS)超细粉体与纤维素/N-甲基吗啉-N-氧化物(NMMO)溶液共混后,通过干湿法纺丝制备了阻燃Lyocell,并对阻燃Lyocell的阻燃性能、分解产物、成炭过程以及阻燃机理进行了研究。结果表明:随着DDPS添加量的增加,Lyocell分解温度有所降低,但残炭量有所提高;阻燃Lyocell的极限氧指数(LOI)随着DDPS添加量的增加呈现正相关;当DDPS质量分数为25%时,阻燃Lyocell的LOI可以达约26%,热释放速率降低50%;DDPS在高温下会促进生成石墨化程度高的致密炭层,DDPS对Lyocell的阻燃主要呈现出凝聚相阻燃机理。     

MF-PVA阻燃纤维结构与性能研究

将三聚氰胺甲醛(MF)树脂和聚乙烯醇(PVA)制得纺丝原液,经湿法纺丝得到MF-PVA阻燃纤维,研究了MF-PVA阻燃纤维的结构与性能。结果表明:MF-PVA纤维截面形状不规则,表面不光滑,且有孔洞;MF-PVA纤维具有较好的力学性能,热性能和阻燃性能,其模量为75 cN/dtex,断裂强度为1.5～2.5 cN/dt- ex,断裂伸长为15%,吸湿率为9.2%,结晶度为20.5%,热分解温度为300℃,极限氧指数达35。MF-PVA纤维耐酸碱性一般,在酸碱溶液中经过98 h浸泡后,纤维的强度保持率低于50%。     

热处理对轮胎帘子线用Lyocell纤维性能的影响

在自制的热处理装置上对尚未干燥过的Lyocell初生纤维进行热处理,探讨了张力和热处理温度对纤维性能的影响。结果表明,热处理能提高Lyocell纤维的断裂强度和初始模量。预张力为0.75 cN/dtex、热处理张力为0.60 cN/dtex、热处理温度为130℃,热处理时间为11 s时,热处理效果较好,Lyocell纤维断裂强度达5.8 cN/dtex、初始模量达86.9 cN/dtex、干热收缩率小于1.1%,经热处理后的Lyocell纤维符合轮胎帘子线性能要求。     

磷系阻燃涤纶工业丝的制备及性能研究

以长周期库存的高黏磷系阻燃聚酯切片和新采购的低黏磷系阻燃聚酯切片为原料,分别经干燥和增黏后,利用LAUDA自动黏度仪、电位滴定仪、水分仪、差示扫描量热仪和热重分析仪分别测试切片的特性黏度、端羧基含量、熔点、含水率和热稳定性能,据此设定和优化纺丝工艺,开发了阻燃涤纶工业丝,并实现了稳定生产。研究了两种切片的牵伸倍率以及阻燃纤维的物理力学性能和阻燃性能,结果表明:库存切片最大总牵伸比为5.4,新采购的低黏阻燃聚酯切片增黏后最大总牵伸比达6.15;断裂强度前者为5.28 cN/dtex,后者为7.03 c N/dtex;阻燃性能上,前者极限氧指数值为28.5%,后者为30%。磷系阻燃切片经过长时间存储后,其可纺性降低,纤维物理力学性能下降,但仍保持较好的阻燃性能。     

皮芯复合阻燃疏水纤维的制备工艺

采用有机膦系G-77阻燃剂对聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)进行共混改性用作芯层料,赋予纤维阻燃性能,采用聚偏氟乙烯(PVDF)和共聚阻燃母粒对自制阻燃母粒进行改性用作皮层料,赋予纤维一定的阻燃性和疏水性;将改性后皮芯料通过皮芯复合纺丝制得多功能阻燃疏水纤维;探讨了芯层料和皮层料阻燃加入量对其阻燃性能的影响,研究了皮芯复合阻燃疏水纤维的制备工艺及其原丝的力学性能。结果表明:当芯层料中的G-77阻燃剂与PET的质量比为7.25/100时,其极限氧指数(LOI)为27.8%;当皮层料中的PVDF的质量分数为6%,自制阻燃母粒与共聚阻燃母粒质量比为7.0/3.0时,其与水的接触角为83.4°,LOI为26.3%;当皮芯复合比为20.0/40.5,卷绕速度为1 200 m/min,拉伸倍数为3.75时,皮芯复合阻燃疏水纤维的可纺性较好,原丝的线密度为2.15 dtex,断裂强度为4.52 cN/dtex。     

阻燃防水多功能PET纤维的制备

分别采用环境友好型的磷氮系列新型阻燃剂和聚偏氟乙烯(PVDF)对聚酯(PET)进行改性,通过皮芯复合纺丝制备阻燃防水多功能PET纤维,对纤维的制备工艺及其阻燃性能和防水性能进行了研究。结果表明:添加环氧树脂包覆磷酸铵(CK-APP105)质量分数为6%时,纤维极限氧指数值高达30.7%,具有良好的阻燃效果;CK-APP105/三聚氰胺脲酸盐(CK-MCA)质量比为7/3时,协同阻燃效果最佳;芯层料添加质量分数5.6%的CK-APP105和2.4%的CK-MCA,皮层料添加质量分数6%的PVDF,所制得纤维的断裂强度为3.25 cN/dtex,断裂伸长率为67.32%,极限氧指数为30.9%,与水的接触角大于90°;改性PET纤维具有较好的阻燃性能和防水性能。     

环状膦酸酯阻燃PTT纤维及其性能研究

采用自制的环状膦酸酯(MBEP)、三聚氰胺和溴化环氧树脂,按一定配方与聚对苯二甲酸丙二醇酯(PTT)共混造粒、纺丝制备阻燃PTT纤维,研究了阻燃剂对纤维阻燃性能和纺丝性能的影响。结果表明,添加质量分数3．0%的MBEP和4．0%的三聚氰胺时,PTT树脂的阻燃性能较好,极限氧指数达28%以上,磷氮协同阻燃效应明显,其纺丝性能良好,得到的阻燃PTT纤维断裂强度达约3．0 cN/dtex。     

MPP无卤阻燃聚丙烯纤维的辐照改性研究

采用自制季戊四醇螺环磷酸酯双蜜胺盐(MPP)无卤阻燃剂与聚丙烯(PP)进行共混纺丝,制备了无卤阻燃PP纤维,采用低能电子辐照对无卤阻燃PP纤维进行改性,并对MPP的结构、PP纤维的力学性能及阻燃性能进行了表征。结果表明:自制MPP为预期结构;随着MPP含量的增加,PP纤维的极限氧指数(LOI)增大,但其断裂强度有所下降;MPP质量分数为8%时,纤维断裂强度为6.02 cN/dtex,LOI为24.5%;随低能电子辐照量的增大,MPP质量分数8%的阻燃PP纤维的LOI大幅度增加;当电子辐照量为200 kGy时,阻燃PP纤维的LOI为33.8%,断裂强度为3.08 cN/dtex,起始分解温度和残炭率比纯PP纤维均有较大幅度增加,燃烧形成连续致密的炭层。     

生物质石墨烯改性海藻纤维的制备与性能分析

采用湿法纺丝技术将生物质石墨烯浆料与海藻酸钠溶液进行共混纺丝,制备生物质石墨烯改性海藻纤维,并对其力学性能、吸湿性能、阻燃性能、抗菌性能、远红外性能进行测试。结果表明,随着生物质石墨烯含量的增加,纤维力学强度先增高后下降,当生物质石墨烯加入量为0.5%时,纤维强度可达1.72cN/dtex。纤维回潮率和极限氧指数(LOI)随生物质石墨烯含量提高而增大,当生物质石墨烯加入量为1.5%时,回潮率为23.36%,极限氧指数为41。少量添加生物质石墨烯,纤维呈现较好的抗菌和远红外性能,且随着生物质石墨烯含量的增加,纤维抗菌和远红外性能不断提高,当生物质石墨烯加入量为1.5%时,纤维对金黄色葡萄球菌、大肠杆菌及白色念珠菌的抑菌率均大于99%,远红外温升为3.3℃,远红外发射率0.9%。     

硅烷偶联剂修饰纳米SiO_2改性MF/PVA纤维的结构与性能

采用经硅烷偶联剂KH570表面修饰的纳米SiO_2(KH570-SiO_2)对三聚氰胺甲醛/聚乙烯醇(MF/PVA)浆液进行改性,采用湿法纺丝并改变凝固浴温度制得了KH570-SiO_2改性MF/PVA纤维,采用旋转黏度计分析对比了KH570-SiO_2改性前后纺丝浆液的黏度变化,研究了KH570-SiO_2及凝固浴温度对MF/PVA纤维结构与性能的影响。结果表明:KH570-SiO_2改性后MF/PVA浆液的稳定性有所提高,KH570-SiO_2改性后MF/PVA纤维的断裂强度有所下降,但纤维韧性有较大提高,纤维耐热性能和阻燃性能也有较大提高;随着凝固浴温度的升高,KH570-SiO_2改性MF/PVA纤维的特征热分解温度和极限氧指数(LOI)先增大后降低,纤维LOI均高于28%;纤维断裂强度随凝固浴温度的升高而增大,而纤维断裂韧性则呈现先降低后增大趋势;凝固浴温度为50℃时,制得的KH570-SiO_2改性MF/PVA纤维LOI为38.7%,纤维断裂强度和断裂伸长率分别为2.53 c N/dtex和5.17%。     

氯化聚氯乙烯多孔纤维的制备及结构性能研究

分别以不同比例的四氢呋喃(THF)、二甲基亚砜(DMSO)和二甲基甲酰胺(DMF)混合物为溶剂,溶解氯化聚氯乙烯(CPVC)粉末得到纺丝原液,通过湿法纺丝工艺制备了CPVC多孔纤维。研究了CPVC多孔纤维的形貌和结晶结构、力学性能、热收缩性能和阻燃性能。结果表明:通过湿法纺丝得到的CPVC多孔纤维有一定的结晶度,热收缩性能好,调整溶剂的种类和混合比例可以控制纤维形貌和成孔情况。CPVC溶于THF/DMF质量比为7/3的混合溶剂的原液制得的CPVC多孔纤维的力学性质较好,其断裂强度为0.8 cN/dtex,初始模量为14.1 cN/dtex,CPVC溶于DMSO/DMF质量比为3/7的混合溶剂的纺丝原液制得的CPVC多孔纤维的热收缩性能和阻燃性能较好,其干热收缩率为0.7%,极限氧指数为78%。     

含OMMT的阻燃Lyocell纤维的制备及其性能

为提高Lyocell纤维的阻燃性能,以有机蒙脱土(OMMT)为阻燃剂,采用共混法制备阻燃Lyocell纤维。利用激光粒度分析仪测试阻燃剂分散液在研磨过程中的粒径变化;利用X射线衍射仪、扫描电子显微镜、热重分析仪测试OMMT研磨后层面间距的变化、Lyocell纤维的表面形貌以及热稳定性;采用垂直燃烧试验研究阻燃Lyocell非织造布的阻燃性能。结果表明：OMMT提高了Lyocell纤维的热稳定性,阻燃Lyocell纤维在800℃时的成炭率为37.9%;阻燃Lyocell非织造布在垂直燃烧时未出现阴燃,续燃时间也大大缩短,表现出一定的阻燃性能。     

磷硅无卤阻燃聚乙烯醇缩甲醛纤维的制备与表征

采用无卤阻燃剂二硫代焦磷酸酯和二氧化硅与聚乙烯醇(PVA)进行共混纺丝,制备了无卤阻燃聚乙烯醇缩甲醛(PVFM)纤维,研究了阻燃剂配比、阻燃剂含量对纤维结构与性能的影响,并对阻燃纤维的力学性能、阻燃性能、热性能以及残炭的化学结构、表面形貌进行了测试表征。结果表明:当二硫代焦磷酸酯和二氧化硅质量比为5∶5时,纤维综合性能较好;随着复配阻燃剂含量的增加,PVFM纤维的极限氧指数(LOI)逐步提高,高温下的最大分解速率温度和残炭量均增加,但其断裂强度有所下降;当复配阻燃剂质量分数为20%时,阻燃PVFM纤维的LOI为29.4%,断裂强度为5.78 cN/dtex,最大热分解温度和残炭率比纯PVFM纤维均有较大幅度的增加,燃烧可形成连续致密的炭层。     

阻燃粘胶纤维的热降解性能研究

采用极限氧指数法测定了阻燃粘胶纤维的阻燃性能;采用热重分析法研究了普通粘胶纤维和阻燃粘胶纤维的热稳定性及热降解表观活化能,初步探讨了阻燃粘胶纤维的热降解机理。结果表明,加入阻燃剂后,纤维的极限氧指数由19.5%增加到34.0%,且残留量由6.41%增加到20.67%。阻燃剂在纤维降解中凝聚相作用明显,降解后,阻燃剂主要残留在残渣里。     

氯乙烯-丙烯腈共聚阻燃纤维的性能研究

采用乳液聚合方法制备氯乙烯-丙烯腈共聚物,得到的共聚物本身具有良好的阻燃性能。将共聚物通过湿法纺丝,得到了阻燃纤维。用热重分析法和电子单纱强力仪对纤维的热稳定性能和机械性能进行了表征,并用扫描电镜对纤维的表面进行观察,同时测定了该纤维的极限氧指数。结果表明:氯乙烯-丙烯腈共聚纤维的极限氧指数可达28.8%～32.5%,燃烧时无滴落现象,且离火即熄;氯乙烯-丙烯腈共聚物阻燃纤维的力学性能较普通腈纶略低。