基于紫外光接枝制備耐久阻燃聚丙烯腈織物.pdf

1、一直以來，火災(zāi)嚴重威脅人們的生命和財產(chǎn)安全，紡織品是引發(fā)火災(zāi)的重要隱患。聚丙烯腈纖維及紡織品以其優(yōu)良性能，在服裝、裝飾、生產(chǎn)等領(lǐng)域有著廣泛應(yīng)用，然而其LOI僅為17-18.5％，極易燃燒并引發(fā)火災(zāi)。因此，尋求低成本、高效率制備阻燃聚丙烯腈纖維的方法具有重要意義。
　　本研究的第一部分采用一步法紫外光接枝技術(shù)將帶有活潑環(huán)氧基團的GMA接枝到PAN織物中，制備PAN-g-GMA織物。采用控制變量法逐一討論了光引發(fā)劑濃度、單體濃度、浸漬

2、溫度、光照時間、光照距離對接枝率的影響，選取接枝率47％的PAN-g-GMA織物進行化學改性，利用FTIR、XPS、XRD、SEM和TG對PAN織物以及PAN-g-GMA織物進行了表征，并測試了樣品的極限氧指數(shù)。研究結(jié)果表明，織物接枝率隨著單體濃度的增大、浸漬溫度的升高、光照時間的延長以及光照距離的縮短而增大，在BP濃度升高時接枝率呈現(xiàn)出先增大后減小的趨勢。與PAN織物相比，PAN-g-GMA織物的紅外光譜圖中出現(xiàn)了環(huán)氧基團的特征吸收峰

3、，其表面元素O/C顯著增加，纖維表面由光滑變粗糙，表明GMA已成功接枝到織物表面;PAN織物，PAN-g-GMA織物的XRD譜圖整體形狀未發(fā)生變化，僅衍射峰的強度有所變化，表明接枝反應(yīng)沒有破壞聚丙烯腈織物的晶體結(jié)構(gòu);與PAN織物相比，PAN-g-GMA織物的熱分解起始溫度較低，殘?zhí)苛坑?8％下降到27％，且極限氧指數(shù)有所下降，此系GMA接枝鏈不穩(wěn)定導致織物熱穩(wěn)定性下降。
　　本研究第二部分依次使用乙二胺和磷酸對接枝率為47％PAN

4、-g-GMA織物進行了化學改性、，引入阻燃元素氮和磷，最終得到阻燃聚丙烯腈織物(FR-PAN)。利用FTIR、XPS、XRD、SEM、TG、CC和LOI等測試對化學改性過程中各階段得到的產(chǎn)物進行分析表征，并利用掃描電子顯微鏡觀察了FR-PAN織物的殘渣。與PAN-g-GMA，織物相比，PAN-g-GMA/ED織物的FTIR譜圖中環(huán)氧基團的特征峰消失，出現(xiàn)了羥基和氨基的特征吸收峰，氮元素的含量增加，且纖維表面粗糙的顆粒變?yōu)榫鶆蚍植嫉膱A滑小

5、顆粒，表明環(huán)氧基團發(fā)生開環(huán)并與乙二胺反應(yīng);其XRD譜圖無顯著變化，表明胺化處理未破壞晶體結(jié)構(gòu);相比于PAN-g-GMA織物，PAN-g-GMA/ED織物的殘?zhí)苛拷档椭?3％，阻燃性能并未得到改善。與PAN-g-GMA/ED織物相比，F(xiàn)R-PAN織物的紅外譜圖中出現(xiàn)了O-P-O的伸縮振動峰，其XPS譜圖出現(xiàn)了P2p特征吸收峰，且纖維表面形態(tài)發(fā)生變化，表明發(fā)生了磷?；磻?yīng);其XRD譜圖中的衍射峰減弱，表明磷?；幚斫档土丝椢锏慕Y(jié)晶度;此外，

6、FR-PAN織物的殘?zhí)苛窟_到48‰相比PAN-g-GMA/ED織物加了25％，錐形量熱測試數(shù)據(jù)中，峰值熱釋放速率、總熱釋放量、峰值煙釋放速率及總生煙量均有明顯下降，其極限氧指數(shù)也有所增加，且經(jīng)過50次水洗仍具有一定的阻燃效果，表明阻燃處理賦予了織物良好的阻燃性能。通過對FR-PAN織物殘?zhí)康膾呙桦婄R圖進行分析，可以得出此方法制備的阻燃織物在阻燃過程中兼具固相阻燃機理和氣阻燃機理。
　　本研究采用紫外光接枝技術(shù)與化學改性結(jié)合的方法，