电子束辐照接枝对涤纶的抗熔滴性影响研究

【摘要】涤纶（PET）具有良好的机械性能、热性能及耐化学性等，在许多领域（尤其是纤维领域）有着非常重要的应用。但其易燃性在某种程度上影响了它的广泛使用，另外，涤纶纤维不仅属于易燃性纤维，在燃烧过程中还会产生严重的熔滴。熔滴虽然能从聚合物中带走一部分热量，有利于涤纶的阻燃，但是严重的熔滴却带来了更严重的灾害。在本文中，利用比利时IBA公司的RHODOTRONTT200型10MeV，10mA电子加速器对涤纶织物展开电子束辐照接枝抗熔滴性研究。主要研究包括：利用正交实验对普通涤纶电子束辐照接枝丙烯酰胺（AM）的接枝率及性能进行探讨，电子束辐照接枝不同单体（AM、马来酸酐（MA）与衣康酸（ITA））对普通涤纶织物性能影响研究，涤纶阻燃性能的研究及电子束辐照接枝AM/MA对阻燃涤纶织物抗熔滴性能的研究。实验结果显示：1、当AM浓度为20wt%、辐照剂量为175kGy、阻聚剂（FeSO4·H2O）浓度为0.15g/L时，接枝率达到最大值21.88%。接枝后的织物在3345.1cm-1、3196.2cm-1、1660.4cm-1、1613.2cm-1、1455.9cm-1、696.1cm-1和676.9cm-1处出现AM的特征吸收峰，但是没有出现C=C双键的振动峰，并且织物纤维之间排列较未接枝前紧密。另外，接枝后的织物具有三个热降解过程，最后的炭残留物较未接枝的织物大51倍，而且具有更好的抗熔滴性能，燃烧后的残留物具有交联状骨架结构。2、马来酸酐（MA）与衣康酸（ITA）单独电子束辐照接枝普通涤纶织物的接枝率均在4%以下。AM/MA体系接枝织物的接枝率较AM/ITA体系接枝织物高。接枝AM/MA后的织物在3426cm-1、1660.4cm-1、1613.2cm-1和1688.7cm-1处出现AM与MA的特征吸收峰，并且较接枝前的及单独接枝AM的织物具有更好的抗熔滴性能。3、新型离子型阻燃剂2-羧乙基苯基次膦酸乙二醇酯锌盐（CEPPA-Zn）具有比2-羧乙基苯基次膦酸（CEPPA）更好的热性能，且具有促进成炭的作用。利用CEPPA-Zn合成的阻燃聚酯，阻燃剂以共聚的方式引入到聚酯的大分子链当中，阻燃聚酯的玻璃化转变温度、结晶化温度、熔点及热稳定性能提高，残炭量增加，并且阻燃剂含量达到7wt%时，阻燃聚酯的LOI值达到36.7，成炭性得到很大的提高，炭层中残留元素主要为C、O、P、Zn。阻燃涤纶织物接枝AM/MA的接枝率，当AM:MA为15:5时，随着辐照剂量的增加而降低，当AM:MA≤10:10时，随着辐照剂量的增加而增加。阻燃涤纶织物接枝后在3401.8cm-1处、1700cm-1附近和1455.4cm-1处出现丙烯酰胺与马来酸的特征吸收峰。另外，接枝后的阻燃涤纶织物有三个热氧化降解过程，成炭性能得到提高，阻燃性能下降，且随着接枝率的增大，极限氧指数（LOI）值降低。燃烧现象可以看到，未接枝阻燃涤纶织物在离火后迅速熄灭，有严重的滴落，接枝后的阻燃涤纶织物在离火后燃烧猛烈，然后火焰逐渐减小最后熄灭，燃烧过程中无熔滴发生。
【作者】刘梅军；
【导师】冯新星；
【作者基本信息】浙江理工大学，材料加工工程，2014，硕士
【关键词】抗熔滴；电子束辐照接枝；接枝率；丙烯酰胺；丙烯酰胺/马来酸酐；

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