硝化棉纺丝技术及其应用研究

论文摘要

为研制与环保型烟花爆竹配套使用的环保型引线,采用干湿法纺丝工艺对不同规格的硝化棉(NC)聚合物进行了纺丝工艺和应用性能的研究。实验研究了NC纺丝原液的粘度特性与固含量浓度、温度的关系,并拟合了其定量关系式；在不同喷丝头规格条件下进行了正交设计纺丝试验,确定了合理的纺丝工艺参数；采用无机固体填料对NC引线进行改性研究,得到了综合性能良好的烟花爆竹用环保型引线。研究结果表明：(1)NC纺丝原液粘度随浓度增加而快速增大,固含量浓度越高,粘度增加速率越大；原液粘度随温度升高而下降,低温区的粘度随温度升高下降速率大,高温区的粘度下降趋势变缓。分别得到了D棉/丙酮、C棉/丙酮及D棉/丙酮/乙醇体系的纺丝原液粘度与固含量浓度、温度关系式,通过相关系数法和F检验法,验证了其可靠性。(2)通过D级NC溶液正交设计纺丝试验,确定了φ1.2mm、φ1.6mm和φ2.0mm喷丝头规格下合理的纺丝工艺参数,并借鉴其成果,对C棉进行纺丝研究,确定了其相对合理的纺丝工艺参数；通过表征,NC引线燃速与纸引线相差不大,抗拉伸力大小显著优于纸引线,韧性与之相当,燃烧烟气透光率可达100%,纸引线仅为27%左右。(3)通过添加无机固体填料于纺丝原液以改性NC引线燃烧性能,所制改性NC引线总体上燃烧速度有较大程度提高,可产生一定量火星,但发散性并不十分显著,力学性能显著下降。(4)以Mg/KClO4体系包覆改性NC引线,所得改性NC引线燃速可提高11.63%,产生较多火星,火星四射,抗拉伸力为纸引线的6.38倍,韧性优越,截面趋于圆形,燃烧烟气透光率比纸引线提高24%；以Fe/KC1O4体系进行改性,所制改性NC引线的燃速可提高30.08%,火星四射十分显著,抗拉伸力为纸引线的6.57倍,韧性优越,截面趋于圆形,燃烧烟气透光率比纸引线提高53%,环保性优越。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 绪论
• 1.1 课题意义及研究背景
• 1.2 国内外研究现状
• 1.2.1 干法纺丝
• 1.2.2 湿法纺丝
• 1.2.3 干湿法纺丝
• 1.3 本课题主要研究内容
• 2 NC纺丝原液研究
• 2.1 NC纺丝方法的确定
• 2.2 NC规格的确定
• 2.3 纺丝工艺溶剂的确定
• 2.4 增塑剂的确定
• 2.5 NC纺丝原液粘度特性研究
• 2.5.1 实验部分
• 2.5.2 NC/丙酮原液粘度特性研究
• 2.5.3 D级NC纺丝原液粘度特性改善研究
• 2.6 本章小结
• 3 NC纺丝工艺及其性能研究
• 3.1 纺丝实验部分
• 3.1.1 喷丝头规格的确定
• 3.1.2 NC纺丝实验设计
• 3.1.3 纺丝实验材料
• 3.1.4 纺丝实验步骤
• 3.2 NC引线性能评价参数
• 3.3 NC纺丝正交设计试验结果
• 3.4 NC引线性能表征
• 3.4.1 燃烧性能测试
• 3.4.2 力学性能测试
• 3.4.3 吸湿性能测试
• 3.4.4 环保性能测试
• 3.5 NC引线性能研究
• 3.5.1 NC引线燃烧性能研究
• 3.5.2 NC引线力学性能研究
• 3.5.3 NC引线结构形貌研究
• 3.6 本章小结
• 4 NC引线改性研究
• 4.1 NC纺丝原液配方的改性
• 4.1.1 氧化剂改性NC纺丝原液配方
• 4.1.2 金属粉/氧化剂改性NC纺丝原液配方
• 4.2 NC引线的包覆改性
• 4包覆NC引线'>4.2.1 Mg/KClO₄包覆NC引线
• 4包覆NC引线'>4.2.2 Fe/KClO₄包覆NC引线
• 4.3 改性NC引线环保性能
• 4.4 本章小结
• 5 结论
• 致谢
• 参考文献