新型防酸透湿面料的制备及性能研究——基于含氟聚氨酯/沥青的静电纺纳米纤维化

摘要

防酸防护服主要应用于在酸液、酸雾条件下工作人员的保护，穿着防酸防护服能有效降低酸液对人体的损害，被广泛应用于在石油、化工、煤炭和冶金等领域。近年来，防酸面料的制备主要通过表面整理、改性整理等方法获得，经过整理后的织物能获得良好的防酸性能，但因为防酸性能与透气透湿性能是两个负相关的性能，一般防护性能越好的防护服，舒适性能越差，穿着时会产生闷热感，对作业人员造成有害影响。为保持良好防护性能，同时改善舒适性能，本文使用静电纺丝法，将静电纺沥青（Pitch）&含氟聚氨酯（FPU）/聚氨酯（PU）纳米纤维直接沉积在织物表面，制备出电纺Pitch&FPU/PU纳米纳米纤维膜复合织物，使得静电纺纳米纤维膜孔隙率极高和空隙直径微小的特点与含氟聚氨酯特殊表面性能、沥青材料耐酸腐蚀的特性相互配合，允许水蒸气自由通过的同时，阻隔酸液的通过。具体研究内容如下：
　　（1）以二苯基甲烷二异氰酸酯(MDI)，聚四氢呋喃醚二醇(PTMG2000)，全氟烷基乙醇(TEOH-8)，三乙二醇(TEG)为单体，通过合成法制备得到含氟聚氨酯，将含氟化合物与聚氨酯材料的优异性能整合为一体。对合成的产物进行了红外光谱表征（FTIR）、核磁共振表征（NMR）、凝胶渗透色谱（GPC）分析和热重分析（TGA），结果表明：含氟单体被成功结合入聚氨酯分子主链，同时含氟基团位于含氟聚氨酯分子链的两端，此外合成的含氟聚氨酯展现了良好的热学性能和较高的相对分子量。
　　（2）使用静电纺丝法，将含氟聚氨酯静电纺纤维化，沉积于织物表面，制备出FPU/PU电纺膜复合织物。对其表面纤维膜形貌、防水防酸性能、舒适性能进行了表征。结果表明：FPU/PU电纺膜复合织物展现出优异的疏水性能，对水的静态接触角可达151°，良好的防酸性能，对80%H2SO4、40%HNO3和30%HCl的静态接触角可达131°,134°,139°，拒水等级可达到5级，防酸渗透时间可达一级，耐液体静压力可达到二级，同时展现出优异的舒适性能，透湿量可达5862.56 g/m2·24h，透气率可达44.21 mm/s。
　　（3）为进一步提高电纺膜复合织物的耐酸腐蚀性，将沥青材料通过静电纺丝技术引入 FPU/PU电纺膜复合织物，并设计构造了层级膜结构和杂化膜结构Pitch&FPU/PU电纺膜复合织物。分别对两种类型的复合织物进行了防护性能、舒适性能和机械性能测试。结果表明：电纺层级膜结构复合织物展现出优异的静态接触角，对水、80%H2SO4、40%HNO3和30%HCl的静态接触角可达150°，130°，132°，140°，拒液效率大于90%，耐酸压可达到三级，防酸渗透时间可达到二级，杂化膜结构复合织物对水、80%H2SO4，40%HNO3，30%HCL的接触角分别为144°,123°,128°,134°，拒液效率大于90%，耐酸压为二级，防酸渗透时间为一级，均展现出优异的防酸拒酸性能，沥青材料的使用，进一步提高了电纺膜复合织物的防酸性能。层级膜结构复合织物的透湿量的值超过5746.92 g/m2·24h，透气率也相当可观，为37.06 mm/s，杂化膜结构复合织物的透湿量可达7554.14 g/m2·24h，透气率为46.33 mm/s。层级膜结构电纺膜复合织物顶破强力、撕裂断裂强力和拉伸断裂强力相较于基布提高了8.22%、12.27%和4.02%，杂化膜结构电纺膜复合织物提高了9.69%、18.68%和5.86%。相比之下电纺杂化膜结构复合织物的防护性能有所下降，但机械性能和结构整体性有所提升。

目录

第一章 绪论

1.1概述

1.2防酸透湿概述

1.3静电纺含氟聚氨酯纳米纤维及静电纺沥青纳米纤维的应用

1.4 本论文选题意义及研究内容

第二章 含氟聚氨酯的合成及表征

2.1引言

2.2实验部分

2.3结果与讨论

2.4 本章小结

第三章 含氟聚氨酯纳米纤维膜复合织物的制备及表征

3.1引言

3.2实验部分

3.3 结果与讨论

3.4 本章小结

第四章 基于沥青/含氟聚氨酯电纺膜的防酸透湿织物的制备及表征

4.1引言

4.2 实验方法

4.3 结果与讨论

4.4 本章小结

第五章 结论与展望

5.1主要结论

5.2展望

参考文献

攻读硕士学位期间发表论文情况

致谢

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