【摘要】：棉織物是世界上應用最廣泛的生物紡織品之一。由于其優(yōu)異的透氣性、親水性、舒適性和柔軟性等特性,在民用和軍用領(lǐng)域得到了廣泛的應用。然而,它們的易燃性是一個顯著的弱點,限制了它們在高性能阻燃紡織產(chǎn)品上的使用。因此,在學術(shù)界和工業(yè)界對棉織物阻燃性能的提高有了很大的興趣。結(jié)合棉織物阻燃的研究現(xiàn)狀、市場需求和綠色、經(jīng)濟、環(huán)保的理念,我們選用了可由植物的種子、根塊提取而來的植酸鈉、從紅藻中提取的卡拉膠、來源于魚蝦蟹殼中的殼聚糖三種天然原料,以及易與棉織物結(jié)合的3-氨丙基三乙氧基硅烷(APTES)為阻燃劑、以層層自組裝的方法將其整理到棉織物上;其中殼聚糖與APTES為陽離子、植酸鈉與卡拉膠為陰離子,通過研究這四種陰陽離子的組合方式,揭示其對棉織物阻燃性能的影響規(guī)律。分別通過紅外光譜儀(FTIR)、掃描電鏡(SEM)、熱重分析儀(TG)、熱重紅外聯(lián)用儀(TG-FTIR)、垂直燃燒儀、氧指數(shù)儀(LOI)、錐型量熱儀(Cone)、萬能材料實驗機、接觸角測試儀等詳細研究了所制備阻燃棉織物的結(jié)構(gòu)、熱穩(wěn)定性能、阻燃性能、燃燒性能、拉伸性能及拒水性能。本論文獲得的主要研究結(jié)果如下:(1)詳細研究了作用于棉織物上的APTES的水解條件,主要包括APTES溶液的酸堿性(pH)、濃度及其水解溫度、棉織物的浸泡時間等,主要研究以上條件時APTES水解產(chǎn)物對棉織物增重率的影響。結(jié)果表明,棉織物的增重率隨著APTES溶液pH的增加呈現(xiàn)先增大后減小的趨勢,APTES水解的最佳pH值為3~4;棉織物的增重率隨著APTES溶液濃度及其水解溫度、棉織物的浸泡時間的增加而增大。本著節(jié)約能源與切合實際的原則,選擇最適宜的水解條件控制APTES的水解產(chǎn)物在棉織物上附著。對探索實驗所得棉織物樣品通過TG、SEM進行了熱穩(wěn)定性能和微觀形貌分析。SEM測試結(jié)果表明APTES的水解產(chǎn)物成功的涂覆在了棉織物的表面。TG結(jié)果表明APTES水解產(chǎn)物的涂覆降低了棉織物的初始分解溫度及最大熱分解溫度,但是提高了棉織物在高溫區(qū)的熱穩(wěn)定性,主要表現(xiàn)為高溫區(qū)殘?zhí)苛康奶岣摺?2)采用層層自組裝技術(shù)成功制備了涂層為APTES/植酸鈉二元體系的阻燃棉織物。FTIR、SEM研究結(jié)果表明APTES/植酸鈉二元體系成功的均勻涂覆在棉織物的表面上。TG測試結(jié)果表明APTES/植酸鈉的加入降低了棉織物的初始分解溫度及最大熱分解溫度,但是明顯提高了棉織物在高溫區(qū)的熱穩(wěn)定性及其殘?zhí)苛?在高溫區(qū)的殘?zhí)苛侩S著涂層數(shù)的增多而增加。15bl阻燃棉織物的氧指數(shù)(loi)為26.0%,明顯高于棉織物的loi,18.1%。cone測試結(jié)果表明aptes/植酸鈉的加入降低了棉織物的最大熱釋放速率(phrr)、最大煙產(chǎn)生速率(pspr)、總煙產(chǎn)生(tsp)及總熱釋放(thr),縮短了棉織物的點燃時間(tti)。涂層數(shù)為15bl的樣品可以通過點燃時間為5s的噴火實驗。tg-ftir研究結(jié)果表明aptes/植酸鈉的加入增加了難燃氣體水及二氧化碳的釋放量,降低了可燃性氣體(含羰基、醚類等化合物)的釋放量,進而提高了棉織物的阻燃性能。力學性能及接觸角測試結(jié)果表明aptes/植酸鈉涂層的加入提高了阻燃棉織物斷裂強力及斷裂伸長率、拒水性能;但是該體系的耐水性能不好,經(jīng)過水洗15次之后,15bl阻燃棉織物的loi由26.0%下降到21.8%。(3)為了提高aptes/植酸鈉阻燃棉織物體系的阻燃性能,采用層層自組裝技術(shù)成功制備了aptes/植酸鈉/卡拉膠三元體系阻燃棉織物,詳細研究了卡拉膠的加入對其微觀形貌、熱穩(wěn)定性能、阻燃性能等的影響。研究結(jié)果表明采用相同的方法制備出的aptes/植酸鈉/卡拉膠阻燃棉織物三元體系的增重率不高,導致其阻燃性能提高不明顯,15bl阻燃棉織物的loi僅為22.8%,且不能通過5s的噴火實驗。tg測試結(jié)果表明aptes/植酸鈉/卡拉膠的加入降低了棉織物的初始分解溫度及最大熱分解溫度。(4)為了進一步提高aptes/植酸鈉阻燃棉織物體系的阻燃性能,采用層層自組裝技術(shù)成功制備了aptes/植酸鈉/殼聚糖阻燃棉織物三元體系,詳細研究了殼聚糖的加入對其微觀形貌、熱穩(wěn)定性能、阻燃性能、力學性能、拒水性能等的影響。結(jié)果表明aptes、植酸鈉、殼聚糖均勻地涂覆在棉織物纖維的表面上;殼聚糖的引入不影響aptes、植酸鈉在棉織物上的吸附。但是殼聚糖的引入明顯提高了該體系的阻燃性能,15bl阻燃棉織物loi為29.0%,可以通過垂直燃燒測試;cone測試結(jié)果表明殼聚糖的加入大大降低了phrr、tsp、thr,增大了tti與殘?zhí)苛�。aptes/植酸鈉/殼聚糖的加入降低了棉織物的初始分解溫度、最大熱分解溫度,但是提高了在高溫區(qū)的熱穩(wěn)定性及殘?zhí)苛�。隨著涂層數(shù)的增加,阻燃棉織物的斷裂強力、斷裂伸長率、拒水性能得到進一步提高。水洗15次后,15bl阻燃棉織物的loi下降到23.8%,說明通過該種方法制備的阻燃棉織物不具有永久阻燃特性。阻燃機理研究表明,aptes/植酸鈉/殼聚糖的加入增加了在燃燒過程中難燃性氣體(水、二氧化碳等)的釋放量,降低了可燃性氣體(烴類、羰基化合物、醚類、一氧化碳等)的釋放量,進而提高了棉織物的阻燃性能。
[Abstract]:......
【學位授予單位】：武漢紡織大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2017
【分類號】：TS116

【參考文獻】

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