三維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)共聚甲基丙烯酸酯纖維及其吸油性能研究.pdf

1、在較全面分析吸油材料的特征和吸油機(jī)理、類型和制備方法、應(yīng)用及發(fā)展趨勢(shì)的基礎(chǔ)上，選擇含親油性基團(tuán)的甲基丙烯酸酯(MA)為單體，以具有自交聯(lián)能力的甲基丙烯酸羥乙酯(HEMA)為潛交聯(lián)劑，制備含潛交聯(lián)劑的線性成纖共聚甲基丙烯酸酯(CPMA)，采用先溶液紡絲再后交聯(lián)處理的方法，研制出具有吸油(有機(jī)液體化合物如氯仿、甲苯、煤油等)、保油功能的后交聯(lián)型三維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)共聚甲基丙烯酸酯纖維(CPMA-H)及其復(fù)合非織造布，研究了聚合工藝、交聯(lián)劑種類、交聯(lián)

2、條件等對(duì)聚合產(chǎn)物結(jié)構(gòu)與性能的影響、線性成纖聚合物紡絲成形工藝、纖維的結(jié)構(gòu)與性能等，闡明了潛交聯(lián)劑交聯(lián)機(jī)理，分析了CPMA-H纖維的三維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)及其吸油性能等。 首先研究了化學(xué)交聯(lián)共聚甲基丙烯酸酯(C-CPMA)的聚合工藝，分析了反應(yīng)條件對(duì)C-CPMA結(jié)構(gòu)與性能的影響。結(jié)果表明，C-CPMA具有較緊密的三維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，在本研究范圍內(nèi)最佳聚合條件：聚合溫度為75℃，聚合時(shí)間為8h，水油比為3：1，攪拌速率為300～400rpm，分散劑

3、用量為單體的0.5wt％；C-CPMA對(duì)氯仿、甲苯、二甲苯及煤油的飽和吸油率分別可達(dá)40g/g、26.5g/g、25.5g/g和15g/g，且保油率在95％以上；對(duì)C-CPMA緩釋行為的研究表明，交聯(lián)度是影響C-CPMA緩釋行為的重要因素。 研究了不同交聯(lián)劑對(duì)CPMA交聯(lián)結(jié)構(gòu)的影響，確定了以HEMA作為潛交聯(lián)劑替代傳統(tǒng)化學(xué)交聯(lián)劑，制備了含潛交聯(lián)劑的共聚甲基丙烯酸酯(PC-CPMA)并對(duì)其交聯(lián)條件進(jìn)行了研究。結(jié)果表明，HEMA用量

4、對(duì)PC-CPMA的吸油速率及飽和吸油率有很大影響，當(dāng)HEMA用量適當(dāng)時(shí)，PC-CPMA具有適宜的交聯(lián)度，顯示出較好的吸油性能。 分析和討論了線性成纖CPMA的紡絲成形，采用溶液紡絲法制備出CPMA初生纖維，當(dāng)紡絲溫度為50℃，紡絲溶液中CPMA質(zhì)量濃度為25％，凝固浴組成為水/溶劑=90/10，卷繞速度為28～37m/min，空氣層高度為5～10cm時(shí)，紡絲過程可正常進(jìn)行，所得纖維綜合性能比較理想。 紡絲成形后，對(duì)CPM

5、A纖維進(jìn)行熱交聯(lián)處理，制成CPMA-H纖維，研究表明，隨潛交聯(lián)劑用量增加，CPMA-H纖維的交聯(lián)度增大，而纖維的飽和吸油率降低，凝膠分率增大；當(dāng)潛交聯(lián)劑用量增至35％時(shí)，潛交聯(lián)劑大分子上親油性酯基數(shù)量相對(duì)增多，對(duì)油品的吸收作用增強(qiáng)，此時(shí)纖維的飽和吸油率有所增大；當(dāng)熱交聯(lián)時(shí)間為20min、熱交聯(lián)溫度為150℃時(shí)，所得纖維的三維網(wǎng)狀交聯(lián)結(jié)構(gòu)較為理想，表現(xiàn)出較好的吸油性能；在聚甲基丙烯酸酯中引入甲基丙烯酸十二酯(LMA)后可有效提高CPMA纖

6、維對(duì)煤油的吸收，條件適當(dāng)時(shí)，所得CPMA-H纖維對(duì)氯仿、甲苯和煤油的飽和吸油率分別為34.75g/g、18g/g、和8.00g/g，同時(shí)對(duì)水面浮油也具有良好的吸收性能。 借助FTIR、SEM、DMA等分析方法，研究了CPMA-H纖維大分子的三維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。結(jié)果表明，CPMA-H纖維具有半互穿聚合物網(wǎng)絡(luò)(semi-IPN)結(jié)構(gòu)特征，在纖維成形后的熱交聯(lián)處理過程中，潛交聯(lián)劑HEMA大分子上的羥甲基之間發(fā)生脫水反應(yīng)，形成三維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，而

7、CPMA大分子作為互穿聚合物纏結(jié)在潛交聯(lián)劑交聯(lián)形成的網(wǎng)絡(luò)中構(gòu)成semi-IPN結(jié)構(gòu)，纖維吸收油品時(shí)，通過CPMA-H纖維大分子上酯基的親油作用，油品分子擴(kuò)散浸入纖維內(nèi)部使纖維大分子伸展。在此過程中，潛交聯(lián)劑交聯(lián)形成的交聯(lián)點(diǎn)為纖維三維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)提供了必要的節(jié)點(diǎn)，防止網(wǎng)絡(luò)坍塌或破壞。 用CPMA纖維與聚丙烯(PP)短纖按一定比例混合，兩邊用PP熔噴非織造布夾裹，制得復(fù)合非織造布，經(jīng)150℃、20min熱交聯(lián)處理后，使纖維中潛交聯(lián)劑交聯(lián)

8、形成三維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，制成具有吸油功能的CPMA-H纖維復(fù)合非織造布。當(dāng)CPMA纖維與PP短纖按2/1(質(zhì)量比)混合，CPMA纖維中LMA含量為10％時(shí)，非織造布對(duì)氯仿、甲苯、煤油的飽和吸油率分別為9g/g、6.5g/g、4.4g/g，保油率均超過50％，明顯優(yōu)于PP熔噴非織造布。 對(duì)CPMA-H纖維復(fù)合非織造布吸油-脫附-再吸油過程的研究表明，經(jīng)3次脫附和重復(fù)吸收后，CPMA-H纖維復(fù)合非織造布對(duì)甲苯和煤油的飽和吸油率分別下降到初