阻燃PVA/SiO2复合纤维的制备与性能研究

论文摘要

利用湿法纺丝,将硅溶胶分散于PVA溶液中,制备阻燃PVA/SiO2复合纤维,并研究无机颗粒与PVA的界面粘结状况,阻燃PVA/SiO2复合纤维的纺丝过程、纤维的各种物理性能指标以及热稳定性、阻燃性。分析了硅溶胶及PVA的结构特点对纺丝原液稳定性的影响,讨论了硅溶胶与PVA间的作用模式。通过对纺丝原液粘度及粘流活化能的分析,结果显示SiO2的添加量、SiO2和PVA间的相互作用力及温度共同决定着PVA/SiO2混合液的粘度以及粘流活化能。并采用红外光谱方法及残留率、耐溶剂性能的测定,证明SiO2与PVA能较好的反应复合。利用红外光谱研究了缩醛化的反应模式,发现主要是分子间缩合。通过SEM、TEM观察无机粒子在纤维中的分散情况,结果表明SiO2粒子在纤维中以小团聚体分散。并对阻燃PVA/SiO2复合纤维的单纤维力学性质进行了分析,与PVA纤维相比,添加无机纳米粒子的阻燃PVA/SiO2复合纤维的断裂强度提高,断裂伸长减小。通过PVA纤维与阻燃PVA/SiO2复合纤维的TG以及DTG分析比较,得出SiO2的加入增强了PVA的热稳定性能。通过Kissinger、Ozawa、Friedman三种方法对纤维的热解活化能进行了研究,发现阻燃剂的加入在一定程度上改变了纤维素的热降解性能,减缓了热降解过程。利用对阻燃PVA/SiO2复合纤维的燃烧过程以及燃烧时热量和质量损失进行了全面的研究,发现阻燃PVA/SiO2复合纤维的热释放速率和质量损失均低于未阻燃纤维,说明SiO2的加入能有效阻燃。利用红外光谱、SEM对纤维燃烧残余物进行分析,发现SiO2粒子的加入促进了PVA的脱水炭化。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 聚乙烯醇概述
• 1.3 PVA纤维的制备
• 1.4 PVA纤维的应用
• 1.5 阻燃PVA纤维
• 1.6 本论文研究内容
• 2共混溶液的研究'>第二章 PVA/SiO₂共混溶液的研究
• 2.1 引言
• 2.2 实验部分
• 2.2.1 实验原料与试剂
• 2.2.2 仪器设备
• 2.2.3 制备过程
• 2.2.4 测试及表征
• 2.3 结果与讨论
• 2含量对混合液粘度及粘流活化能的影响'>2.3.1 SiO₂含量对混合液粘度及粘流活化能的影响
• 2复合膜的结构分析'>2.3.2 PVA/SiO₂复合膜的结构分析
• 2.3.3 残留率分析
• 2复合膜的耐溶剂性能'>2.3.4 PVA/SiO₂复合膜的耐溶剂性能
• 2.4 小结
• 2复合纤维的制备'>第三章 阻燃PVA/SiO₂复合纤维的制备
• 3.1 引言
• 3.2 实验部分
• 3.2.1 实验原料与试剂
• 3.2.2 仪器设备
• 2复合纤维的湿法纺丝'>3.2.3 阻燃PVA/SiO₂复合纤维的湿法纺丝
• 2复合纤维的性能测试与表征'>3.2.4 阻燃PVA/SiO₂复合纤维的性能测试与表征
• 3.3 结果与讨论
• 2纤维的结构表征'>3.3.1 PVA纤维、PVA/SiO₂纤维的结构表征
• 2纤维的形貌'>3.3.2 PVA纤维、PVA/SiO₂纤维的形貌
• 2纤维的力学性能'>3.3.3 PVA纤维、PVA/SiO₂纤维的力学性能
• 3.4 小结
• 2复合纤维的热性能及燃烧性能'>第四章 阻燃PVA/SiO₂复合纤维的热性能及燃烧性能
• 4.1 引言
• 4.2 性能测试
• 4.2.1 热失重分折TGA
• 4.2.2 极限氧指数
• 4.2.3 燃烧性能测试
• 4.2.4 红外光谱研究燃烧残留物
• 4.2.5 SEM观察燃烧残留物的形貌
• 4.3 结果与讨论
• 4.3.1 热稳定性分析
• 4.3.2 热降解动力学分析
• 4.3.3 极限氧指数LOI
• 4.3.4 纤维的燃烧行为
• 4.3.5 红外光谱研究燃烧残留物
• 4.3.6 SEM观察燃烧残留物的形貌
• 4.4 小结
• 结论
• 参考文献
• 攻读学位期间的研究成果
• 致谢