Vectran纖維的光老化行為及其防護研究.pdf

1、Vectran纖維屬于芳香族聚酯纖維，是新近發(fā)展起來的熱致液晶高性能纖維，具有優(yōu)異的性能，在軍事和航空航天領域應用廣泛。但在強光輻照環(huán)境下Vectran纖維極易發(fā)生降解和結(jié)構(gòu)改變。本文的重點即是觀察 Vectran纖維的光化學老化行為，研究了纖維在氙燈輻照下的形貌、力學性能和化學結(jié)構(gòu)變化?；赩ectran纖維抗光老化性能較差的情況，提出了減緩纖維降解的有效涂層防護措施。采用不同方法在 Vectran纖維表面制備了納米 TiO2防護涂層

2、，以獲得分散性好的小尺寸納米TiO2粒子，從而改善涂層防護效果，并利用有機紫外吸收劑與納米TiO2共同復合在纖維表面制備了無機/有機復合防護涂層。評價了不同光老化涂層防護后纖維的微觀結(jié)構(gòu)、形貌、單絲強度及耐紫外老化等性能。
　　研究了Vectran纖維的光老化降解行為。在氙燈輻照下，纖維的單絲強度迅速降低，纖維表面形貌受到損傷。X-射線衍射分析表明纖維結(jié)構(gòu)的有序度由于輻照而有所降低，紅外光譜和X-射線光電子能譜分析結(jié)果顯示加速老化

3、后纖維化學結(jié)構(gòu)發(fā)生了變化。首次提出了Vectran纖維在空氣和N2氣環(huán)境中可能的光降解過程，空氣中Vectran纖維的降解速率和斷鍵數(shù)量高于N2氣環(huán)境下的數(shù)值，在空氣環(huán)境斷鏈生成的自由基可以直接與H原子結(jié)合或與O2反應形成-OH和-COOH基團，通過取代芳環(huán)上的H原子，連接兩個芳環(huán)形成二芳基醚。
　　采用溶膠-凝膠法制備了TiO2納米溶膠，在Vectran纖維表面形成抗光老化涂層。結(jié)果發(fā)現(xiàn)TiO2存在團聚現(xiàn)象，附著力差。為改善這種

4、現(xiàn)象，在纖維表面通過逐層吸附制備了聚苯乙烯磺酸鈉(PSS)/TiO2涂層，分散性和附著力有所提高。PSS/TiO2涂層纖維氙燈輻照后的單絲強度相比溶膠-凝膠法涂層纖維有所提高，但長時間光老化后強度仍很低，需進一步改善TiO2團聚問題。
　　以鈦酸丁酯為前驅(qū)體通過溶膠-凝膠法原位制備了端羥基超支化聚酯(HBPE)改性的TiO2納米材料，TiO2平均粒徑小于10nm。X-射線衍射分析和熱失重分析表明端羥基 HBPE與TiO2水解產(chǎn)物之

5、間存在相互作用。采用改性的TiO2納米復合溶膠對Vectran纖維進行涂層防護，在纖維表面形成了連續(xù)均勻的TiO2涂層。涂層后纖維在老化336h后保有強度百分比為22％，比PSS/TiO2涂層纖維提高了6%，反映出分散性好的小尺寸納米 TiO2涂層對提高纖維的抗光老化性能具有積極效果，為納米TiO2/有機紫外吸收劑復合防護涂層的制備奠定了基礎。
　　采用苯并三唑類紫外吸收劑UV-1130、三嗪類紫外吸收劑Tinuvin?477和受

6、阻胺類光穩(wěn)定劑 Tinuvin123，與TiO2納米溶膠復合制備光老化防護涂層。復合涂層對纖維起到了比單純TiO2涂層更優(yōu)異的防護性能，其中UV-1130尤其適合于增強TiO2涂層，紫外吸收能力較強。Tinuvin477雖然單獨與TiO2復合時效果差強人意，但是與UV-1130和Tinuvin123共用時體現(xiàn)出了良好的協(xié)同作用，進一步提高了涂層的防護性能。
　　采用最佳配比的有機紫外吸收劑與端羥基HBPE改性TiO2進行復合，并通