裂解气质联用法测定混纺纤维中聚氨酯弹性纤维的研究

摘要

聚氨酯弹性纤维是迄今为止伸长及弹性回复率最好的纤维，主要有聚醚型聚氨酯弹性纤维和聚酯型聚氨酯弹性纤维。纤维中混纺加入少量的聚氨酯弹性纤维可对纺织品的性能产生较大影响，如提高织物的尺寸稳定性，使纺织品具有较强的保形性等，因此混纺纤维中聚氨酯弹性纤维含量的准确测定非常重要。目前，聚氨酯弹性纤维含量测定方法的主要依据是国家标准GB/T2910-2009《纺织品定量化学分析第20部分:聚氨酯弹性纤维与某些其他纤维的混合物（二甲基乙酰胺法）》。该国家标准方法整个操作过程繁琐费时，若需鉴别需要采用其它行业标准方法提前分步进行。 本文利用裂解气相色谱/质谱联用(PyGC/MS)技术，建立了一种对混纺纤维中聚氨酯弹性纤维鉴别和定量分析同时进行的方法。根据聚氨酯弹性纤维的特征裂解产物对混纺纤维中聚氨酯弹性纤维进行定量分析的同时，可利用裂解产物的特征性对混纺纤维中聚氨酯弹性纤维进行鉴别。论文研究了裂解温度、裂解时间的影响因素，绘制了标准工作关系曲线，考察了测试的重复性，对实样进行了定量分析。此外还对聚氨酯弹性纤维的热稳定性和热裂解机理进行了研究探索。 结果表明，聚氨酯弹性纤维在裂解温度550℃、裂解时间30 s的条件下主要特征裂解产物是四氢呋喃和二苯基甲烷二异氰酸酯，可主要通过这两个特征裂解产物对混纺纤维中的聚氨酯弹性纤维进行鉴别，利用四氢呋喃这一特征裂解产物对混纺纤维中的聚氨酯弹性纤维进行定量分析。研究还表明，当裂解温度低时，聚氨酯弹性纤维裂解不完全，特征裂解色谱峰四氢呋喃的丰度不高;当裂解温度过高，聚氨酯弹性纤维特征裂解产物二苯基甲烷二异氰酸酯会进一步裂解，而看不出主体成分;在裂解温度为550℃时，在总离子流图上特征裂解产物丰度较为明显。当裂解时间在30s左右时，特征裂解产物四氢呋喃和二苯甲烷二异氰酸酯的峰面积达到最大值。在该裂解条件下，特征裂解产物四氢呋喃的峰面积与聚氨酯弹性纤维的浓度线性关系良好，相关系数大于0.9990，相对标准偏差(RSD)＜5.0％，实样分析结果与国家标准方法相比误差在4.0％～8.0％。本文对聚氨酯弹性纤维的热稳定性做了研究，聚酯型聚氨酯弹性纤维的热分解活化能为45.48kJ/mol，聚醚型聚氨酯弹性纤维的热分解活化能为37.16 kJ/mol，研究表明，两者都具有良好的热稳定性。此外，还对热裂解机理做了探讨，聚氨酯弹性纤维主链上O-C的结合键要比C-C键能弱，很容易发生α位断裂，二异氰酸酯链节断裂后可能裂解出二苯基甲烷二异氰酸酯单体，聚酯软链段主要裂解出环戊酮和四氢呋喃等裂解产物，聚醚软链段裂解出四氢呋喃和1，4-丁二醇等裂解产物。

目录

声明

摘要

1．1引言

1．2聚氨酯弹性纤维简介

1．3混纺纤维的鉴别方法

1．3．1感官鉴别法

1．3．2显微镜法

1．3．3红外光谱法

1．3．4溶解法

1．4聚氨酯混纺纤维的定量分析现状

1．5热裂解技术

1．6裂解气相色谱法在纺织纤维中的应用

1．7研究意义与内容

1．7．1研究意义

1．7．2创新点

1．7．3研究内容

2．1引言

2．2实验部分

2．2．1仪器和材料

2．2．2仪器工作条件

2．2．3试验方法

2．3结果与讨论

2．3．1聚氨酯弹性纤维的裂解特性

2．3．2混纺纤维中聚氨酯弹性纤维的鉴别

2．4本章小结

第三章混纺纤维中聚氨酯弹性纤维的定量分析方法研究

3．1引言

3．2实验部分

3．2．1仪器和材料

3．2．2仪器工作条件

3．3结果与讨论

3．3．1样品预处理

3．3．2定量计算方法

3．3．3标准曲线

3．3．4重复性

3．3．5实样检测

3．4本章小结

4．1引言

4．2实验部分

4．2．1仪器和材料

4．2．2仪器工作条件

4．3结果与讨论

4．3．1热稳定性

4．3．2裂解条件的影响

4．3．4聚氨酯弹性纤维的热裂解机理的探讨

4．4本章小结

5．1研究结论

5．2展望

参考文献

攻读硕士学位期间取得的成果

致谢