遠(yuǎn)紅外聚酰胺纖維及其織物的制備和性能研究.pdf

1、錦綸是合成纖維的主要品種之一，又叫聚酰胺纖維，俗稱尼龍。由于尼龍?jiān)诜肿咏Y(jié)構(gòu)上的規(guī)則排列，大分子間能形成許多氫鍵，使其具有高結(jié)晶度，在力學(xué)性能、化學(xué)性質(zhì)、熱性能等方面具有突出的優(yōu)點(diǎn)。目前尼龍品種中尼龍6產(chǎn)量最大，以尼龍6作為原料制備遠(yuǎn)紅外錦綸纖維，具有廣闊的市場(chǎng)前景和應(yīng)用價(jià)值。
　　 層狀雙氫氧化物(layereddoublehydroxides，LDHs)是一種層狀結(jié)構(gòu)的陰離子粘土，具有特殊的層狀結(jié)構(gòu)及物理化學(xué)性質(zhì)。將LDHs經(jīng)

2、過(guò)高溫煅燒可得到對(duì)應(yīng)的復(fù)合金屬氧化物(mixedmetaloxides，MMO)。其中，MMO具有比表面高、吸附能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)。特別地，LDHs中二價(jià)和三價(jià)金屬離子可選范圍大，可通過(guò)調(diào)控LDHs及MMO的成分來(lái)獲得優(yōu)異的紅外發(fā)射能力和較寬的紅外發(fā)射譜帶的遠(yuǎn)紅外陶瓷粉末。
　　 本文采用共沉淀法制備了具有高比表面積的鎂鋁、鋅鋁以及鎂鋅鋁層狀雙氫氧化物，將LDHs經(jīng)過(guò)500℃煅燒后，得到相應(yīng)的納米復(fù)合金屬氧化物(MMO)。用X射線衍射

3、儀(XRD)、掃描電子顯微鏡(SEM)和傅里葉紅外光譜(FT-IR)對(duì)LDHs以及MMO的結(jié)構(gòu)和性能進(jìn)行了表征。然后，將不同組分MMO與氧化鋅、氧化鋯以及氧化硅等納米氧化物復(fù)配并有機(jī)改性得到高分散性遠(yuǎn)紅外納米粉體。利用IR-2紅外發(fā)射率測(cè)量?jī)x以及紅外成像儀表征了不同配方遠(yuǎn)紅外納米粉體的紅外輻射性能。實(shí)驗(yàn)表明，MMO納米晶粒徑為200～500nm之間，并具有較高的比表面積。有機(jī)改性后的遠(yuǎn)紅外復(fù)合粉體具有良好的分散性，偶聯(lián)劑包覆量約為5％～

4、10％。通過(guò)紅外成像儀表征不同配方的高分散性遠(yuǎn)紅外納米粉體的紅外輻射性能，其中，Mg-AlMMO與氧化硅、氧化鋯的復(fù)合粉體表面溫度高于Zn-AlMMO、Zn-Mg-AlMMO粉體約2.0～3.0℃，說(shuō)明前者紅外輻射性能優(yōu)于后者。
　　 以遠(yuǎn)紅外納米粉體作為添加劑，經(jīng)雙螺桿擠出機(jī)共混擠出（母粒法和全造粒法）制備遠(yuǎn)紅外PA-6樹(shù)脂，在復(fù)合紡絲機(jī)上熔融紡絲制備遠(yuǎn)紅外PA-6纖維。遠(yuǎn)紅外陶瓷粉體均勻地分散在PA-6基體中，平均粒徑≤50

5、0nm，遠(yuǎn)紅外PA-6纖維的可紡性好。然而，未改性的遠(yuǎn)紅外納米粉體分散性相對(duì)較差，有明顯團(tuán)聚。加入遠(yuǎn)紅外納米粉體后，PA-6纖維的強(qiáng)度下降約10％～20％，DSC表明遠(yuǎn)紅外納米粉體起到“成核劑”作用，導(dǎo)致遠(yuǎn)紅外PA-6樹(shù)脂結(jié)晶溫度Tc上升，但對(duì)PA-6樹(shù)脂的熔融溫度沒(méi)有影響。遠(yuǎn)紅外納米粉體的加入顯著提高了PA-6纖維的紅外輻射性能，經(jīng)紅外成像儀測(cè)試表明，60℃保溫后的不同遠(yuǎn)紅外PA-6樹(shù)脂中，其溫度高于空白PA-6樹(shù)脂約1.0～2.0℃

6、，具有優(yōu)異的遠(yuǎn)紅外輻射性能。
　　 最后，通過(guò)全自動(dòng)織造機(jī)織造得到遠(yuǎn)紅外PA-6織物，比較了不同配方遠(yuǎn)紅外PA-6織物的紅外輻射性能。同時(shí)，討論了遠(yuǎn)紅外織物層數(shù)、經(jīng)緯密以及組織結(jié)構(gòu)對(duì)其紅外輻射性能的影響。利用紅外成像儀測(cè)試在降溫過(guò)程中織物表面的溫度變化，結(jié)果表明，MMO的加入顯著提高了PA-6纖維和織物的紅外輻射性能，添加了遠(yuǎn)紅外粉體的PA-6織物要比空白PA-6織物的表面溫度高;其中，加入遠(yuǎn)紅外納米粉體ZrO2/Mg-AlMM