芳纶1313织物的表面改性及其舒适性研究

作     者：逯凯美 

作者单位：西安工程大学 

学位级别：硕士

导师姓名：尉霞

授予年度：2019年

学科分类：0821[工学-纺织科学与工程] 08[工学] 082103[工学-纺织化学与染整工程] 

主      题：芳纶1313织物 傅克烷基化反应 亲水柔软整理 响应面分析 主成分分析 

摘      要：随着高性能纤维的广泛应用,芳纶1313作为一种本质阻燃纤维,经常应用于一些特殊行业如消防、军警、冶炼等领域,但由于芳纶1313的舒适性较差,严重影响了使用者的职业健康和使用舒适感;此外,在经济和科技的飞速发展下,人们对石化电力行业的劳保服装、赛车、老人小孩的难燃睡衣等日常生活用纺织品领域的安全防护性能也提出了更高的要求。因此,使防护面料兼具阻燃防护性和服用舒适性变得尤为重要。本文通过后整理改善芳纶1313织物的亲水柔软性,但由于芳纶1313分子链规整,纤维表面光滑,疏水性强,手感硬挺,直接进行后整理效果差,为获得良好的后整理效果,故对织物进行表面改性,以使其表面活性点增多,浸润性增强,从而使整理剂与织物结合地更加牢固,以提高织物的亲水柔软整理效果,使改性整理后的芳纶1313织物兼顾阻燃性的同时具有良好的热湿舒适性和接触舒适性。主要研究内容和成果如下:(1)对芳纶1313织物进行傅克烷基化改性,将含氧基团接枝到织物表面,使其表面产生更多的极性点,提高织物表面浸润性。采用单因素分析法,研究环氧氯丙烷与无水AlCl的质量比、反应时间和超声波处理时间对织物断裂强力和芯吸高度的影响,发现随着环氧氯丙烷与无水AlCl质量比和超声波处理时间的增加,改性后织物的断裂强力和芯吸高度呈现先增加后下降的趋势;随着反应时间的增加,织物的断裂强力呈现下降的趋势,芯吸高度呈现先上升再下降的趋势;最终优化得到傅克反应改性的最佳工艺为:环氧氯丙烷与无水AlCl的质量比为40:25,反应时间为2h,超声波处理时间为30min。采用SEM扫描电镜观察发现傅克改性后会使纤维表面产生微弱刻蚀,对纤维本体损伤较小;采用X射线光电子能谱和红外光谱对原布、傅克反应和NaOH溶液处理的织物表面元素进行分析,发现傅克反应使得织物表面成功接枝了含氧基团,浸润性得到改善,在NaOH溶液处理后表面活性点更多,进一步证明了接枝成功。(2)对改性后的芳纶1313织物进行亲水柔软整理,采用单因素分析法探讨两种柔软剂复配用量比、浸渍时间、定型温度及浸轧次数对织物芯吸高度和抗弯刚度的影响,并通过响应面法确定最优工艺为柔软剂M、N复配用量比2:8,浸渍时间为20min,定型温度为100℃。对原布和傅克改性后织物进行最优工艺整理,测试其耐洗性。结果表明:原布与整理剂结合较弱,经多次洗涤后,亲水性、柔软性大幅度降低,整理后的原布洗涤40次后,芯吸高度降低33.8%,洗涤20次时,抗弯刚度最大,增加12.7%;由于傅克改性的作用,整理剂与改性芳纶1313织物结合更加牢固,亲水性、柔软性仅出现微弱降低,洗涤40次后,整理后的改性织物仅降低7.8%,抗弯刚度最大,增加了11.8%。(3)测试原布和改性整理后芳纶1313织物的阻燃性、热湿舒适性和接触舒适性。结果表明:在阻燃性方面,整理后的织物经向续燃时间增加0.3s,纬向续燃时间增加0.2s,经纬向阴燃时间均增加0.3s,经向损毁长度增加5.3%,纬向损毁长度增加7.5%,整理后织物的阻燃性略差,但两者均满足阻燃织物B1级阻燃级别;在热湿舒适性方面,改性整理后的织物在液态水份管理能力、透湿性、保暖性方面较好,但透气性下降;在接触舒适性方面,整理后的芳纶1313织物更软糯丰满,刚性较小,手感柔软,接触暖感和保暖性较好,表面粗糙度、表面粗糙不匀率减小,但抗折皱性下降,抗静电性得到了大幅度的提高。采用主成分分析法,利用Python语言编写程序,得到21项舒适性指标评分的计算结果。结果表明,改性整理后的织物评分均大于原布,说明改性整理后织物的舒适性整体要好于原布。图22幅,表26个,参考文献102篇。