论文摘要
聚乙烯醇（PVA）纤维作为合成纤维领域一个重要品种,具有吸湿性好、强度高等优良性能,但其湿强低、耐热水性差等缺点同样限制了它在某些领域的应用。近年来,随着聚乙烯醇纤维生产的发展,对其进行物理和化学方面改性的研究越来越多,主要向两个方向发展:一是继续对聚乙烯醇纤维的服用性能进行改善,同时开发聚乙烯醇纤维在产业方面的应用;二是开发聚乙烯醇的非纤用途,主要是对聚乙烯醇的共混及其复合材料进行研究。针对这两点,本文研究了大豆蛋白改性PVA纤维以及碳纳米管（MWNTs）增强PVA复合材料这两种改性纤维。在PVA/SP复合纤维纺丝后处理中需要进行缩醛化反应以提高纤维耐热水性,工业上主要使用甲醛作为交联剂。本文采用新型交联剂代替有毒甲醛对纤维进行缩醛化处理,并通过正交实验确定交联条件。相比缩甲醛化工艺条件,新型交联剂处理条件缓和,能耗减少。FTIR和13CNMR结果证明了新型交联剂和PVA以及大豆蛋白分子之间的反应。处理后复合纤维的强度达到3.76 cN/dtex,相比缩甲醛化纤维强度提高了4%;沸水收缩率下降至1%,纤维耐热水性明显改善;经酶水解处理后纤维中蛋白质残留量仍有90%,高于甲醛处理的纤维。因此,新型交联剂的缩醛化效果优于甲醛。近年来有关PVA增强材料的研究越来越多,本文是将MWNTS作为增强相加入到PVA基体中制备复合纤维,以用于建筑行业代替有害石棉作为增强材料。本文采用混酸回流处理使MWNTs管壁接上羧酸基团,再与PVA酯化反应得到功能化纳米管（Fun-MWNTs）。电镜观察表明表面修饰后的MWNTs在DMSO中分散效果改善,体系稳定,与PVA基体相容性好。使用哈克流变仪研究PVA和不同MWNTS共混溶液的静态流变性能。实验结果表明,PVA/MWNTs共混溶液均为切力变稀型非牛顿流体。MWNTs的加入在原液中起到了物理交联的作用,原液结构化程度增加,可纺性下降;共混溶液的粘流活化能随加入的MWNTS不同而有所变化,采用干喷湿纺制得截面圆形、结构紧密的PVA和Fun-MWNTS共混纤维。共混纤维强度达到9.66 cN/dtex,相比纯PVA纤维强度提高63.4%,模量提高7.4%。修饰后MWNTS与基体相容性好,两者之间的相互作用利于复合材料载荷的转移是其强度提高的主要原因。