胶原蛋白复合体系增强涤纶织物阻燃性能的研究

摘要

涤纶织物具有较高的强度、稳定的化学性质以及优良的耐热性，所以被应用于很多领域，例如阻燃防护服、建筑装饰、交通工具及室内的娱乐设施等。可是涤纶织物属易燃性的合成纤维，满足不了许多领域的阻燃要求，所以对涤纶进行阻燃改性是非常重要的。胶原蛋白是天然易降解的大分子，其中含有磷、氮等阻燃元素，还有可能存在硫元素，自身具有阻燃性能。
　　本论文采用传统的浸轧和涂覆方法首次将含有胶原蛋白的复配阻燃体系引入到涤纶织物表面，尝试探索一种环保无毒的阻燃织物的方法，并研究其阻燃机理。所采用的操作方法比较简单、时间比较短、成本相对也比较低，适合工业推广生产。本论文的内容如下:
　　第一部分应用胶原蛋白(COL)/聚磷酸铵(APP)/氨基磺酸铵（AMS）的复配物通过浸轧的方式阻燃改性涤纶织物。通过测定其氧指数(LOI)和垂直燃烧、观察织物的形貌、分析热重和锥形量热以及残炭的红外曲线等来判定其燃烧性能，发现改性的涤纶织物表现出了优良的阻燃效果，熔滴也有很大的改善，发现5％COL/10％APP/10％AMS的阻燃效果最好，垂直燃烧损毁的长度最小为3cm，LOI最高可达25.5％左右。采用扫描电镜(SEM)以及红外光谱对残炭进行结构表征，结果表明改性过的涤纶的残炭结构比改性前涤纶的稳定性更好。
　　第二部分采用乙烯类物质与COL共聚，生成粘度比较高的胶体，将磷系阻燃剂包裹其中形成一种阻燃水溶胶体系。采用涂覆的方法，使用该新型阻燃水溶胶体系对涤纶阻燃改性。由于乙烯类物质可以和COL共聚交联形成长链结构，提高了阻燃剂体系和织物纤维的结合力，使其更加稳定。研究了不同组分浓度对涤纶的阻燃性的影响，采用SEM对改性织物进行结构表征，结果表明通过涂覆改性后新型阻燃水溶胶体系成功地吸附在织物表面;采用红外光谱对残炭进行结构表征，结果表明改性织物的残炭结构更加稳定。采用热重分析(TG)、垂直燃烧和LOI对改性前后涤纶织物的燃烧性以及热稳定性进行了表征，结果表明改性后涤纶的热稳定性有了一定的提高，阻燃性也有了明显的改善。
　　第三部分采用丙烯酰胺（AM）-乙烯基三甲氧基硅烷(VTMS)水相共聚包裹APP的方法制备了一种新型阻燃水溶胶体系，并用浸轧改性的方法将该阻燃体系吸附到涤纶织物表面，研究了AM、VTMS、APP的浓度分别影响涤纶的阻燃性，并研究了VTMS对改性织物力学性的影响以及烘培温度对耐水洗性的影响。采用SEM对改性的涤纶的结构进行表征，结果表明通过浸轧改性，新型阻燃水溶胶体系成功地吸附在织物的表面;采用衰减全反射红外光谱(ATR-FTIR)和能谱(EDS)对残炭进行结构表征，结果表明改性织物燃烧后形成了更加稳定的残炭结构。对改性前后涤纶的热稳定性和燃烧性进行了表征，结果说明改性后的涤纶的热稳定性得到一定提升，阻燃性得到明显的改善。

目录

声明

摘要

符号说明

第一章 绪论

1．1 织物的阻燃必要性以及其阻燃的发展史

1．2 织物的燃烧降解过程

1．3 织物的阻燃机理

1．3．1 气相阻燃理论

1．3．2 固相阻燃机理

1．3．3 中断热机理

1．4 织物的阻燃方法以及常用的一些阻燃剂

1．5 天然高分子在织物阻燃过程中的应用

1．5．1 脱氧核糖核酸(DNA)的阻燃

1．5．2 壳聚糖的阻燃

1．5．3 蛋白质的阻燃

1．6 涤纶织物阻燃的方法以及影响涤纶织物阻燃的因素

1．7 本课题的研究内容与创新点

第二章 实验部分

2．1 实验所用原料以及相关仪器

2．1．1 相关的实验原料

2．1．2 实验设备和测试仪器

2．2 实验步骤

2．3 性能测试

2．3．1 结构分析

2．3．2 热分析

2．3．3 表面形貌分析

2．3．4 极限氧指数

2．3．5 垂直燃烧

2．3．6 锥形量热测定

2．3．7 力学性能测试

第三章 COL／APP／AMS阻燃后整理涤纶的研究

3．1 背景

3．2 结果与讨论

3．2．1 不同成分的浓度对涤纶燃烧性的影响

3．2．2 涤纶织物的形貌分析

3．2．3 锥形量热分析

3．2．4 热性能分析(TG)

3．2．5 残炭的红外分析

3．2．6 残炭的形貌分析

3．3 本章小结

第四章 胶原蛋白成胶阻燃涤纶

4．1 背景

4．2 结果与讨论

4．2．1 APP／VTMS-COL／PE

4．2．2 APP／AM-COL／PE

4．3 本章小结

第五章 一种新型阻燃水溶胶体系改性涤纶织物的研究

5．1 背景

5．2 结果与讨论

5．2．1 VTMS添加量对溶胶体系及改性织物的影响

5．2．2 不同浓度的AM对涤纶燃烧性的影响

5．2．3 不同浓度的APP对涤纶阻燃性的影响

5．2．4 烘培温度对涤纶耐水洗的影响

5．2．5 织物表面分析

5．2．6 TG分析

5．2．7 残炭分析

5．3 本章小结

第六章 结论

6．1 结论

6．2 研究的不足与改进

参考文献

致谢

研究成果及发表的学术论文

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