【摘要】：聚醚型聚氨酯纖維用作Z箍縮加速器中自適應(yīng)纖維時(shí)會(huì)經(jīng)歷高溫場(chǎng)和紫外輻射場(chǎng),同時(shí)纖維在染整階段會(huì)經(jīng)歷堿處理過(guò)程,由于高溫、紫外輻照和堿水浸泡環(huán)境的作用,纖維發(fā)生老化,致使其各項(xiàng)性能下降且對(duì)其使用安全性產(chǎn)生影響,因此,本文從聚氨酯纖維本質(zhì)安全和使用安全角度出發(fā),通過(guò)微波加速老化、堿水加速老化和紫外加速老化實(shí)驗(yàn)?zāi)M高溫環(huán)境、堿水環(huán)境和高溫高濕紫外環(huán)境,對(duì)纖維的老化機(jī)理和安全性進(jìn)行研究,主要研究結(jié)果如下:(1)使用FTIR、~1H NMR、AFM、DSC、DMA、TG、MCC和萬(wàn)能材料實(shí)驗(yàn)機(jī)研究了微波環(huán)境中纖維的老化機(jī)理和性能變化,研究發(fā)現(xiàn),微波老化過(guò)程中,纖維兩苯環(huán)間CH_2被氧化成C=O且其氧化程度隨老化時(shí)間增加不斷增強(qiáng),同時(shí)N-H和C-O-C發(fā)生斷裂,氫鍵化作用不斷減弱;纖維表面粗糙度增大,平滑表面相繼出現(xiàn)凹坑和簇狀物;鏈段移動(dòng)性下降而相容性增加,纖維T_(g,s)、(35)T_(g,s)、儲(chǔ)能模量和微相分離程度呈下降趨勢(shì);纖維斷裂伸長(zhǎng)率、300%彈性回復(fù)率和內(nèi)耗不斷減小;纖維熱穩(wěn)定性不斷下降,熱釋放容(HRC)、最大熱釋放速率(pHRR)和總熱釋放量(THR)均不斷增大,表明長(zhǎng)時(shí)間在高溫環(huán)境中使用纖維會(huì)增加其燃燒潛能和潛在火災(zāi)危險(xiǎn)性。(2)通過(guò)FTIR、GPC、吸濕行為實(shí)驗(yàn)、蠕變性能測(cè)試和力學(xué)性能測(cè)試的方法研究了堿水環(huán)境中纖維的老化機(jī)理和性能變化,研究發(fā)現(xiàn),堿水老化過(guò)程中,纖維中氨基甲酸酯基和脲基發(fā)生水解反應(yīng),且隨老化時(shí)間增加,纖維中氫鍵類型逐漸從分子內(nèi)NH_(C=O)轉(zhuǎn)變?yōu)镹H與水分子之間所成氫鍵,同時(shí)鏈段相容性增大,纖維微相分離程度不斷降低而微相混合程度不斷增加;纖維重均分子量與數(shù)均分子量均減小而分子量分布變寬;未老化纖維和老化60h纖維的吸濕行為符合菲克定律而老化120h、180h、240h和300h纖維的吸濕行為均已偏離菲克定律;纖維內(nèi)耗減小且鏈段體積松弛過(guò)程變快,蠕變應(yīng)變?cè)龃蠖湺嗡沙诒碛^活化能、斷裂伸長(zhǎng)率和300%彈性回復(fù)率均下降。(3)使用FTIR、SAXS、AFM、DMA、萬(wàn)能材料實(shí)驗(yàn)機(jī)和事故樹分析法研究了高溫高濕紫外環(huán)境下纖維的協(xié)同老化機(jī)理和系統(tǒng)危險(xiǎn)性,研究發(fā)現(xiàn),纖維協(xié)同老化過(guò)程中涉及六個(gè)反應(yīng),(1)為在紫外輻照環(huán)境中,水和氧在纖維中發(fā)生反應(yīng)生成過(guò)氧化氫,(2)為受高溫高濕作用,纖維中生成醇類和羧酸的反應(yīng),(3)為聚氨酯纖維中解聚所產(chǎn)生異氰酸酯和(2)所產(chǎn)生醇類生成聚氨酯的后固化反應(yīng),(4)為老化產(chǎn)物醇類與硬段所發(fā)生的重聚合反應(yīng),(5)為受紫外輻照作用,纖維中生成醌式結(jié)構(gòu)的反應(yīng),(6)為紫外輻照產(chǎn)生的斷鏈和斷鍵反應(yīng)。紫外光強(qiáng)為0.6-0.9W/m~2時(shí),高溫環(huán)境加速了分子的熱運(yùn)動(dòng),尤其是纖維中端基和小分子基團(tuán)的微布朗運(yùn)動(dòng),高濕環(huán)境使分子致密結(jié)構(gòu)變得松散無(wú)序從而易被攻擊,兩者促進(jìn)了與高濕環(huán)境相關(guān)的反應(yīng)(1)、(2)、(3)和(4)的發(fā)生而抑制了反應(yīng)(5)和(6),紫外光強(qiáng)為1.2-1.5W/m~2時(shí),紫外光的破壞性相對(duì)變強(qiáng),抑制了與高濕環(huán)境相關(guān)反應(yīng)(1)、(2)、(3)和(4)的發(fā)生,促進(jìn)了反應(yīng)(5)和(6)的發(fā)生,同時(shí)高溫環(huán)境也加速了分子的熱運(yùn)動(dòng);在高溫高濕環(huán)境中,紫外光強(qiáng)為0.6-0.9W/m~2時(shí),輻照可提高纖維的微相分離程度,內(nèi)耗、T_(g,s)和旋轉(zhuǎn)半徑增大,紫外光強(qiáng)為1.2-1.5W/m~2時(shí),輻照會(huì)破壞纖維的微相分離結(jié)構(gòu),內(nèi)耗、T_(g,s)和旋轉(zhuǎn)半徑減小;協(xié)同老化過(guò)程中,纖維斷裂伸長(zhǎng)率和300%彈性回復(fù)率均下降;對(duì)于用作Z箍縮加速器中自適應(yīng)纖維的聚氨酯纖維,要解決纖維力學(xué)失效問(wèn)題,既要嚴(yán)把纖維生產(chǎn)質(zhì)量關(guān),確保纖維的初始結(jié)構(gòu)完善,性能優(yōu)良,又要做好預(yù)防與管理,制定嚴(yán)格的檢查制度并采取有力的獎(jiǎng)懲措施。
【圖文】：

（a）40D 纖維 （b）105D 纖維圖 2-1 老化實(shí)驗(yàn)所用聚氨酯纖維NNCOCOOnHNHNCOOOOONHNCOH2NNH2NHNHNHOHNHNNHOOOOOxyOH預(yù)聚合反應(yīng)擴(kuò)鏈反應(yīng)NNCOCO圖 2-2 聚氨酯纖維的制備過(guò)程

NHOHH2NNH2NHNHNHOHNHNOOOx擴(kuò)鏈反應(yīng)圖 2-2 聚氨酯纖維的制備過(guò)程微波老化實(shí)驗(yàn)用 2450MHz，，800W 的格蘭仕微波爐，如圖 2-3 圍為 100-120℃，纖維老化時(shí)間分別為 5min，10m驗(yàn)參考標(biāo)準(zhǔn) GB/T7141-2008[48]執(zhí)行。
【學(xué)位授予單位】：華南理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號(hào)】：TQ340.1

【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 魏軒;趙華;;硬質(zhì)聚氨酯泡沫材料的常溫蠕變特性[J];機(jī)械工程材料;2015年07期

2 周方穎;賀婕;余艷娥;;堿處理對(duì)氨綸絲彈性力學(xué)性能的影響[J];上海紡織科技;2015年04期

3 劉麗華;;聚氨酯彈性纖維的特性與應(yīng)用[J];江蘇紡織;2012年03期

4 張春華;趙靖敏;陳保國(guó);;聚醚型水性聚氨酯熱分解動(dòng)力學(xué)的研究[J];涂料工業(yè);2012年02期

5 郭新濤;厲蕾;;HMDI-PTMEG基透明聚氨酯彈性體熱老化機(jī)理研究[J];航空材料學(xué)報(bào);2011年03期

6 孫巖;李暉;陳強(qiáng);劉亞平;張錄平;徐秋紅;;典型大氣環(huán)境中聚氨酯老化研究[J];工程塑料應(yīng)用;2010年06期

7 陳嘉翔;;原子力顯微鏡對(duì)回用纖維表面性質(zhì)的研究[J];造紙科學(xué)與技術(shù);2008年03期

8 賀傳蘭,鄧建國(guó),張銀生;聚氨酯材料的老化降解[J];聚氨酯工業(yè);2002年03期

9 羅善國(guó),張建國(guó),譚惠民,景鳳英,陳福泰;環(huán)氧乙烷/四氫呋喃共聚醚聚氨酯的熱氧降解[J];應(yīng)用化學(xué);1999年04期

10 謝丹,薛峰,過(guò)松如,譚松培,王根洪;物理老化對(duì)環(huán)氧樹脂蠕變性能的影響[J];熱固性樹脂;1999年03期

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前5條

1 曾韜;氨綸制備條件對(duì)性能影響及其制備和使用的安全性分析[D];華南理工大學(xué);2016年

2 肖澤潤(rùn);基于結(jié)構(gòu)與性能表征的氨綸老化行為研究[D];華南理工大學(xué);2016年

3 李鑫茂;聚脲防護(hù)涂層耐候老化及耐介質(zhì)腐蝕性能研究[D];青島理工大學(xué);2011年

4 陳麗娟;可UV固化阻燃氨基磷酸酯的合成及其涂層熱降解與性能研究[D];中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué);2010年

5 姚鳳華;安全綜合評(píng)價(jià)法在聚酯工廠安全評(píng)價(jià)中的應(yīng)用研究[D];上海交通大學(xué);2008年

本文編號(hào)：2676850