層層自組裝阻燃涂層的設(shè)計(jì)及其滌綸后整理的研究.pdf

1、本文在綜述了層層自組裝技術(shù)的最新研究進(jìn)展及滌綸織物阻燃現(xiàn)狀的基礎(chǔ)上，針對(duì)滌綸織物的傳統(tǒng)后整理阻燃方法阻燃效率低、缺乏阻燃耐久性以及對(duì)織物的服用性能損害等缺點(diǎn)，開(kāi)發(fā)了基于生物基原料和層層自組裝技術(shù)的新型滌綸織物后整理生物基阻燃涂層技術(shù)。進(jìn)一步結(jié)合納米復(fù)合和催化成炭的原理，制備了一系列含無(wú)機(jī)納米粒子、金屬離子絡(luò)合海藻酸、多聚磷酸/植酸以及次磷酸結(jié)構(gòu)的生物基層層自組裝涂層，研究了這些涂層對(duì)滌綸織物性能的影響，同時(shí)考察了這幾種涂層修飾后的織物的

2、阻燃耐水洗性。獲得的具體研究結(jié)果如下:1.將四種不同的納米金屬氧化物(ZnO、TiO2、CeO2和NiO)和海藻酸鈉混合后，與帶正電的聚電解質(zhì)聚乙烯亞胺通過(guò)層層自組裝技術(shù)在滌綸P、滌棉A(90/10)和滌棉B(80/20)三種織物基體上制備涂層，四種由金屬氧化物組成的涂層在不同基體上的涂層增重情況相似，不同的基體對(duì)于涂層的增重影響較小。研究四種由金屬氧化物組成的涂層對(duì)滌綸P以及兩種滌棉A和B的熱分解過(guò)程的影響發(fā)現(xiàn)，對(duì)于滌綸纖維，這些金屬

3、氧化物組成的涂層在高溫階段有較為明顯的降低其熱失重速率的作用，含CeO2的涂層尤為明顯。與修飾前的滌綸P相比，8BL含CeO2的涂層修飾后的滌綸P-CeO2-8在700℃下的成炭量提高了11.1wt％。水平燃燒測(cè)試中，含ZnO和TiO2的涂層修飾后的B-ZnO-8和B-TiO2-8所剩炭渣的量明顯多于修飾前滌棉B的炭渣量。在錐形量熱儀測(cè)試中，4BL含TiO2的涂層使滌棉B-TiO2-4的熱釋放速率峰值(PHRR)和總熱釋放(THR)與修

4、飾前的滌棉B相比分別降低了23％和30％。
　　2.首先在三種織物基體——滌綸P、滌棉A(90/10)和滌棉B(80/20)上以海藻酸作為負(fù)聚電解質(zhì)、聚乙烯亞胺為正聚電解質(zhì)通過(guò)層層自組裝技術(shù)制備涂層，然后將這種含海藻酸的涂層通過(guò)浸泡在四種不同的二價(jià)金屬離子(Ca2+、Ba2+、Ni2+、Co2+)溶液中使其與海藻酸絡(luò)合，形成含離子交聯(lián)結(jié)構(gòu)的涂層。在燃燒測(cè)試中，Ca2+和Ba2+交聯(lián)涂層修飾的滌棉B-Ca與B-Ba可使滌棉B基體的燃

5、燒時(shí)間分別延長(zhǎng)了13％和8％，且B-Ca與B-Ba在燃燒測(cè)試后的炭渣保留十分完整。同時(shí)，與修飾前滌棉B相比，B-Ba的PHRR與THR分別降低了26％和36％。通過(guò)對(duì)炭渣的形貌以及拉曼光譜的分析發(fā)現(xiàn)鈣離子與鋇離子交聯(lián)的涂層在燃燒過(guò)程中可以形成石墨化程度較高的炭層更好地保護(hù)了基體。此外，經(jīng)過(guò)標(biāo)準(zhǔn)洗滌測(cè)試前后的B-Ca和B-Ba樣品在水平燃燒測(cè)試中所獲得的炭渣以及燃燒數(shù)據(jù)差別較小，說(shuō)明離子交聯(lián)的涂層表現(xiàn)出了良好的耐水洗性。
　　3.采

6、用兩種不同結(jié)構(gòu)的酸源——植酸與多聚磷酸作為負(fù)聚電解質(zhì)，聚乙烯亞胺和三聚氰胺復(fù)配溶液作為正聚電解質(zhì)，通過(guò)層層自組裝技術(shù)，分別在三種織物基體——滌綸P、滌棉A(90/10)和滌棉B(80/20)上制備兩種不同的膨脹型阻燃涂層。膨脹型阻燃涂層的組裝可明顯提高滌棉基體在高溫下的成炭量，2BL含植酸的涂層修飾后的滌棉B-PT-2在氮?dú)鈼l件下700℃的成炭量與修飾前相比提高了6.2wt％。水平燃燒測(cè)試中，兩種涂層修飾后的滌綸以及滌棉織物均表現(xiàn)出優(yōu)異

7、的阻燃性能，滌棉在經(jīng)過(guò)1BL-2BL組裝層修飾后即可達(dá)到自熄。此外在錐形量熱儀的測(cè)試中，與修飾前織物相比，2BL含植酸的涂層修飾后的滌棉B-PP-2的PHRR和THR分別降低了55％和46％，說(shuō)明在燃燒過(guò)程中形成的膨脹型涂層可以有效的促進(jìn)基體成炭。在耐水洗性測(cè)試中，洗滌之后的樣品不能達(dá)到洗滌前樣品自熄的效果，說(shuō)明直接通過(guò)層層自組裝制各的涂層耐水洗性較差。
　　4.首先合成了氧化海藻酸鈉(OSA)，然后將OSA與聚乙烯亞胺(PEI)

8、分別作為負(fù)聚電解質(zhì)和正聚電解質(zhì)通過(guò)層層自組裝技術(shù)分別在三種織物基體——滌綸P、滌棉A(90/10)和滌棉B(80/20)上構(gòu)建涂層;最后將OSA/PEI修飾后的織物在次磷酸的作用下使涂層交聯(lián)，從而獲得次磷酸交聯(lián)的OSA/PEI修飾的滌綸織物。次磷酸交聯(lián)的涂層均勻的覆蓋在滌綸纖維和棉纖維表面，并且不影響織物中纖維本身的結(jié)構(gòu)。在空氣條件下涂層的存在可使基體在高溫條件下的最大分解溫度提高近80℃并提高了基體在高溫下的殘?zhí)苛?。水平燃燒測(cè)試中，對(duì)

9、于滌棉B來(lái)說(shuō)，當(dāng)涂層僅為5BL時(shí)，織物在燃燒4s內(nèi)便可達(dá)到自熄。此外錐形量熱儀的結(jié)果中，與修飾前滌棉B相比，10BL的次磷酸交聯(lián)結(jié)構(gòu)的涂層修飾的滌棉B-10的PHRR與THR分別降低了77％和75％。研究結(jié)果表明，涂層的存在可以有效的促進(jìn)基體成炭并減少可燃性氣體的釋放。最后，通過(guò)織物的耐水洗性研究發(fā)現(xiàn)，經(jīng)過(guò)標(biāo)準(zhǔn)洗滌測(cè)試的B-10樣品仍然可以使基體達(dá)到自熄的效果，且洗滌前后涂層的形貌差別較小，說(shuō)明此涂層具有良好的耐水洗性能。
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10、.針對(duì)滌綸織物在燃燒過(guò)程中的熔融滴落問(wèn)題，首先將丙烯酰胺通過(guò)紫外光接枝的方法在滌綸表面進(jìn)行修飾，再通過(guò)層層自組裝的方法在接枝后的滌綸表面組裝OSA/PEI的涂層，最后通過(guò)次磷酸交聯(lián)，從而獲得丙烯酰胺接枝與次磷酸交聯(lián)自組裝涂層的復(fù)合涂層修飾的滌綸織物。與修飾前滌綸相比，這種復(fù)合涂層使滌綸在空氣中高溫下的最大熱分解溫度提高了超過(guò)30℃，殘?zhí)苛恳灿忻黠@的提升。水平燃燒測(cè)試中，15BL的次磷酸交聯(lián)自組裝涂層與丙烯酰胺的接枝相結(jié)合之后，P-UV-