熱智能化纖維素紡織品的研究.pdf

1、聚N-異丙基丙烯酰胺[Poly-（N-isopropylacrylamide），PNIPAAM]具有良好的溫度敏感性能，在低臨界溶解溫度（Lower critical solution temperature，LCST）附近表現(xiàn)出明顯的溶脹/收縮性能變化。但聚N-異丙基丙烯酰胺本身的機械強度很差，尤其是在被水溶脹后基本喪失了支撐其自身的能力，因此其應(yīng)用受到了很大的限制。為克服這一不足，可通過各種方法如射線輻射接枝、光引發(fā)接枝、低溫等離子

2、體接枝和溶液自由基接枝等方法接枝NIPAAM到力學(xué)性能較好的其他聚合物基材上。接枝后不僅改善PNIPAAM的機械性能，更重要的是，通過接枝共聚可賦予接枝基材特殊的溫度敏感性，擴大其應(yīng)用范圍和應(yīng)用效果。
　　 本課題選用纖維素紡織品如棉、亞麻和粘膠織物作為接枝基材，通過簡單可行的溶液自由基接枝法接枝NIPAAM于纖維上，制備具有溫敏性的智能紡織品。
　　 在溶液自由基接枝方法中，引發(fā)體系選用硝酸鈰銨（CAN）、過硫酸鉀（K

3、PS）、雙氧水/抗壞血酸（H2O2/H2A）三種分別進(jìn)行接枝試驗，以優(yōu)選適當(dāng)?shù)囊l(fā)體系及相應(yīng)的接枝聚合條件。實驗結(jié)果可知，H2O2/H2A氧化還原引發(fā)體系的反應(yīng)時間短，接枝率高，對織物白度影響小，是較為可行的引發(fā)體系。在H2O2/H2A體系中，考察了引發(fā)劑濃度、反應(yīng)時間、單體濃度等對接枝率G％的影響，以優(yōu)選反應(yīng)條件。實驗可得，引發(fā)劑濃度為7.5mmol/L時，反應(yīng)時間為1.5h，單體濃度為10％時較為合適。
　　 接枝后纖維特性

4、的表征主要通過傅立葉變換紅外光譜（FTIR）、掃描電子顯微鏡（SEM）和差示掃描熱量儀（DSC）等測試分析手段進(jìn)行。FTIR分析發(fā)現(xiàn)在紅外譜圖上有較為明顯的酰胺Ⅰ、酰胺Ⅱ、異丙基等特征吸收峰，證實了NIPAAM與棉織物發(fā)生了接枝聚合反應(yīng)，；用SEM觀察了接枝前后織物的表面形貌變化，發(fā)現(xiàn)接枝纖維表面和纖維之間有明顯的聚合物生成；用DSC測定了接枝織物的LCST為32～33℃，接近于聚合物PNIPAAM的相轉(zhuǎn)變溫度，且不同接枝率下織物的LC

5、ST幾乎不發(fā)生變化，而可逆焓變值△H隨接枝率的提高有所增加。
　　 接枝產(chǎn)物的溫敏性測試通過測定不同溫度下的吸水性（毛細(xì)上升高度法和滴水法）來表征。在20℃下，由于接枝在纖維上的PNIPAAM發(fā)生伸展，易與環(huán)境中的水分子形成氫鍵，表現(xiàn)出親水性好；反之，在50℃時，水分子的熱運動加劇，PNIPAAM發(fā)生收縮，聚合物與水分子之間的氫鍵斷裂，疏水性好；從而表現(xiàn)出接枝織物在低溫下的吸水性高于高溫下的吸水性。接枝棉、亞麻、粘膠織物都表現(xiàn)出

6、明顯的吸水性差異。同時由于接枝在織物上的PNIPAAM低溫伸展、高溫收縮的溫敏性，導(dǎo)致低溫下接枝織物組織之間孔隙變小，保暖性提高；高溫下，織物組織之間孔隙變大，透氣性好，給人以涼爽的感覺，即所謂的“冬暖夏涼”的效果。
　　 論文還簡明地探討了NIPAAM與纖維素的接枝聚合機理。宏觀上，纖維素纖維接枝NIPAAM主要發(fā)生在纖維的無定形區(qū)和纖維表面；微觀上，接枝主要發(fā)生在纖維素C（2）和C（6）的羥基（-OH）與NIPAAM的乙烯雙