天然蛋白提高尼龙66织物阻燃性能的研究

摘要

尼龙66(PA66)织物拥有高强度、抗收缩、抗磨损和易染色等多种优良性能，广泛应用于军事和民用领域。但是，该类织物极易燃烧，其在燃烧过程中会有大量熔滴生成，导致火焰蔓延、灼伤皮肤等二次伤害。尼龙66织物的阻燃性能远远不能满足实际应用的要求，因此对其阻燃改性具有重要的现实意义。
　　本论文采用传统的浸轧和涂覆方法，首次将含有天然蛋白（大豆蛋白或小麦蛋白）的复配阻燃体系引入到PA66织物表面，尝试探索一种环保无毒的织物后整理阻燃改性方法，并研究其阻燃机理。后整理工艺技术操作简单、耗时短、成本低，适合工业推广生产。本论文包括三部分主要内容:
　　第一部分将大豆分离蛋白(SPI)和硫脲复配成阻燃液，然后采用二浸二轧的方式对PA66织物阻燃处理。通过氧指数(LOI)测试、垂直燃烧测试、扫描电子显微镜(SEM)分析、热稳定性分析(TGA)、马弗炉煅烧后残炭的形貌和结构分析、锥形量热分析来评价改性织物阻燃效果和抗熔滴的情况。研究分析SPI浓度、硫脲浓度和温度对PA66织物燃烧性能的影响，得出最佳后整理条件和配方是60℃、5％ SPI和10％硫脲。此时改性PA66织物的LOI由20.5提高到25.5，损毁长度由20 cm降低到4.1 cm。研究表明该阻燃体系的阻燃机理以气相阻燃为主，SPI和硫脲受热分解时放出的大量含硫和氮的不燃气体，可稀释可燃气体和氧气的浓度，从而延缓或终止燃烧进程。
　　第二部分采用二浸二轧、单面涂覆、双面涂覆三种工艺，探究水性聚氨酯(WPU)对SPI/硫脲阻燃改性PA66织物耐水洗性能的影响。其中单面涂覆工艺得到的样品综合性能最佳，当WPU的增重为28.6％时，其耐水性最好，对PA66样品的燃烧性能损害最小。水洗前，WPU处理样品的LOI为23.1，垂直燃烧测试中损毁长度为4.5cm，熔滴极少。水洗后，WPU处理样品的LOI为22.9，垂直燃烧测试中损毁长度为4.8 cm，熔滴极少。WPU处理织物可以提高其在高温段的热稳定性。而且，WPU处理织物的力学性能有所提高。
　　第三部分将分子量为1000的小麦蛋白(WWP)和分子量为3000的小麦蛋白(YWP)分别与聚磷酸铵(APP)、尿素(Urea)复配成阻燃液，然后采用二浸二轧的方式对PA66织物进行阻燃处理。WWP/APP/Urea体系中，经实验测试得到15％WWP/10％APP/10％Urea的阻燃效果最好，LOI由20.5提高到25.2，垂直燃烧测试中，损毁长度最小为13 cm左右，而且在燃烧过程中没有熔滴产生。YWP/APP/Urea体系中，经实验测试得到15％YWP/10％APP/10％Urea的阻燃效果最好，LOI由20.5提高到25.6，垂直燃烧测试中，损毁长度最小为16 cm左右，而且在燃烧过程中没有熔滴产生。改性后的PA66织物在低温会提前分解，但高温时稳定性改善，残炭量提高。两种阻燃体系的阻燃机理都以固相的膨胀体系阻燃为主。

目录

声明

摘要

符号说明

第一章 绪论

1．1 纺织品阻燃的重要性和纺织品阻燃的发展现状

1．2 聚合物的燃烧过程和阻燃机理

1．2．1 燃烧过程

1．2．2 阻燃机理

1．3 纺织品的常用阻燃改性方法

1．4 尼龙66织物的阻燃改性

1．4．1 尼龙66织物阻燃改性的必要性

1．4．2 非反应型方法

1．4．3 反应型方法

1．5 天然高分子在织物阻燃中的应用

1．6 本课题的研究内容及意义

第二章 实验

2．1 实验原料与仪器设备

2．1．1 实验原料

2．1．2 仪器设备

2．2 实验方法

2．2．1 织物的预处理

2．2．2 浸轧工艺

2．2．3 涂覆工艺

2．3 性能测试及表征

2．3．1 改性前后织物增重率的测定

2．3．2 红外分析

2．3．3 热失重分析

2．3．4 扫描电子显微镜分析(SEM)

2．3．5 极限氧指数测试(LOI)

2．3．6 垂直燃烧测试(Vertical burning test)

2．3．7 锥形量热测试

2．3．8 力学性能测试

第三章 大豆蛋白阻燃改性PA66织物

3．1 研究背景

3．2 后整理条件对PA66织物燃烧性能的影响

3．2．1 大豆蛋白浓度

3．2．2 硫脲浓度

3．2．3 温度

3．3 扫描电子显微镜分析

3．4 热稳定性分析

3．5 马弗炉测试

3．6 红外分析

3．7 残炭形貌分析

3．8 锥形量热测试

3．9 力学性能测试

3．10 阻燃机理

3．11 本章小结

第四章 水性聚氨酯增强阻燃改性PA66织物的耐水洗性能

4．1 研究背景

4．2．1 二浸二轧

4．2．2 单面涂覆

4．2．3 双面涂覆

4．3 扫描电子显微镜分析

4．4 热稳定性分析

4．5 红外分析

4．6 力学性能测试

4．7 本章小结

第五章 小麦蛋白阻燃改性PA66织物

5．1 研究背景

5．2 阻燃体系中各组分浓度对PA66织物燃烧性能的影响

5．3 扫描电子显微镜分析

5．4 热稳定性分析

5．5 马弗炉测试

5．6 红外分析

5．7 残炭形貌分析

5．8 锥量测试

5．9 力学性能测试

5．10 阻燃机理

5．11 本章小结

第六章 结论

参考文献

致谢

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