阻燃剂处理对Lyocell纤维结构与性能的影响

来源 :东华大学 | 被引量 : 3次 | 上传用户:tanli357
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Lyocell纤维是一种新型的再生纤维素纤维,由于制造工艺简单,溶剂无毒,可以回收,无环境污染,而且原料取之不尽,因此被誉为“绿色纤维”。但是,Lyocell纤维属于纤维素纤维为碳水化合物,受热后不熔融,遇火焰后燃烧较快,易燃的特性限制了其在某些领域的应用。因此,非常有必要寻求一种有效合理的阻燃方法提高Lyocell纤维的阻燃性能。本论文主要采用二浸二轧的方法分别将阻燃剂2-羧乙基苯基次膦酸(CEPPA)和N-羟甲基-3-二甲氧基膦酰基丙酰胺(MDPA)接枝到Lyocell纤维上面制备阻燃Lyocell纤维,并分别研究了阻燃剂浓度、微波时间、烘焙温度、烘焙时间对阻燃剂接枝含量、纤维结构与性能的影响。论文首先研究了阻燃剂CEPPA对Lyocell纤维的阻燃改性,探讨了改性后Lyocell纤维中阻燃剂的含量以及阻燃处理后对纤维结构和性能的影响。结果表明:经CEPPA阻燃处理后,纤维的结晶度变化不大,纤维的吸湿性下降,纤维表面有裂痕和沟槽生成。随着阻燃剂CEPPA浓度的升高,微波处理时间的延长,烘焙温度的提高,烘焙时间的延长,纤维中的p含量升高,极限氧指数增加,而纤维的力学性能下降。当阻燃剂ceppa浓度为8%,480w微波处理3min,160℃烘焙5min时,纤维的力学性能损失较小,阻燃剂接枝含量较高。纤维热失重后的残留量从4.73%提高到13.09%,极限氧指数也由18.5%提高到24.5%,阻燃性能得到提高,但是没能达到难燃的要求。为了进一步提高lyocell纤维的阻燃性能,又选取了阻燃剂mdpa对lyocell纤维进行阻燃改性,同样探讨了改性后lyocell纤维中阻燃剂的含量以及阻燃处理后对纤维结构和性能的影响。结果表明:经mdpa阻燃处理后,lyocell纤维的结晶度以及吸湿性没有明显的变化,扫描电镜观察发现纤维表面有部分褶皱生成。与ceppa处理一样,随着阻燃剂mdpa浓度的升高,微波处理时间的延长,烘焙温度的提高,烘焙时间的延长,纤维中的p含量升高,极限氧指数增加,而纤维的力学性能下降。当阻燃剂mdpa浓度为40%,320w微波处理3min,160℃烘焙5min时,所得纤维的综合性能最好。纤维热失重后的残留量从4.73%提高到21.48%,微型量热法显示的最大热释放速率明显降低,计算和实测得到的极限氧指数均达到了33%以上,表明该条件下处理后的lyocell纤维具有良好的阻燃效果。此外,该阻燃纤维洗涤30次后,仍保持较好的阻燃效果。在上述研究的基础之上,本论文又自己纺制lyocell纤维,得到干湿态的lyocell纤维,并采用阻燃剂ceppa和mdpa对干湿态的lyocell纤维进行处理,得到阻燃纤维。对比其阻燃效果和力学性能发现两种阻燃剂ceppa、mdpa处理湿态lyocell纤维后的阻燃效果均较干态纤维好,其热失重后的残留量明显提高,热失重残留量分别提高了3.83%以及14.13%,其氧指数相较于处理干态Lyocell纤维也均有提高;相较于处理干态纤维,湿态纤维的力学性能下降较多,但完全可以达到服用要求。因此,综合考虑力学性能的损失和接枝到纤维上阻燃剂的含量,对湿态纤维进行阻燃处理效果更佳。
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