非常态处理酪蛋白改性丙烯腈纤维组分与性能研究

论文摘要

酪蛋白改性丙烯腈纤维属于再生蛋白质纤维,纤维中主体成分为接枝酪蛋白,同时还存在着相当比例的均聚物PAN和一定比例的游离酪蛋白。酪蛋白的存在使得纤维具有羊绒般的柔软手感,蚕丝般的光泽,和棉般的舒适性,吸湿染色性能均有很大改善,同时还具有化纤良好的力学性能。本文重点研究酪蛋白改性丙烯腈纤维中酪蛋白含量以及纤维各种性能在非常态处理下的稳定性,整体按照三步进行,首先分别使用不同溶剂对纤维各个组分进行溶解再水解的方法,筛选并确定了一种测定酪蛋白改性丙烯腈纤维化学组分以及组分中接枝物接枝率的方法,同时使用红外光谱标准曲线法验证了测试结果的准确性。然后以此为基础,分别测定了四种不同酪蛋白投料比的纤维的组分与其接枝物接枝率,并结合扫描电镜(SEM)、红外光谱(FTIR)等观察测试手段,研究了酪蛋白含量对纤维机械性能、染色性能、吸湿和摩擦性能的影响。最后分别将四种不同酪蛋白投料比的纤维,经过不同温度的热处理、不同pH值的酸处理以及不同pH值的碱处理之后,分析了这些非常态处理条件对纤维中酪蛋白的损失率的影响,进而对纤维的机械性能、吸湿性能、摩擦性能和染色性能的的影响。对酪蛋白改性丙烯腈纤维的研究结果表明:酪蛋白改性丙烯腈纤维属于接枝酪蛋白、均聚物和未接枝酪蛋白组成的三元共混体系,在不考虑纺丝方法改进的前提下,适当质量百分比的酪蛋白的加入能够提高纤维的力学性能,改善纤维的吸湿性能,使纤维具有良好的摩擦性能以及优越的染色性能,从而使纤维服用性能提高,但是当酪蛋白含量过高时,由于接枝链太短等原因导致纤维成纤性能下降。酪蛋白纤维对高温反应敏感,当温度达到140℃时纤维发生变质逐渐变黄。其中,酪蛋白含量越高的纤维,随温度升高改变越明显。热处理对游离酪蛋白含量比较高的纤维机械性能破坏性较大。碱处理由于水解了纤维中的多数游离酪蛋白和部分接枝酪蛋白,因此对纤维的破坏较大,特别是pH值超过12的强碱溶液,使得纤维中总酪蛋白含量降低较多,纤维各种性能均明显下降。相比较而言,较低浓度酸处理仅能溶解纤维中的少量游离酪蛋白,从而对纤维的影响较小,pH值达到1.55时纤维的各项成分和性能稍有变化。总结上述研究结果,酪蛋白改性丙烯腈纤维受碱影响较大,在碱达到某一pH值后,纤维中酪蛋白含量降低,各项性能均变差。酪蛋白改性丙烯腈纤维受酸影响较小,但当酸浓度达到一定值后,纤维的成分和性能也开始改变。温度对酪蛋白改性丙烯腈纤维的影响主要表现在温度较高的情况下,当温度较高时,纤维逐渐变质而变黄,其力学性能可以在一定温度范围内维持。因此,在实际生产和后加工使用中,纤维应尽量避免处于强碱和高温状态,高出某一范围,将会引起纤维性能恶化影响其正常使用。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 酪蛋白纤维的发展历史
• 1.3 国内外研究现状
• 1.3.1 酪蛋白接枝聚合机理
• 1.3.2 酪蛋白接枝反应影响因素
• 1.3.3 酪蛋白接枝产物性能研究
• 1.3.4 其他研究
• 1.4 本课题的主要内容与意义
• 1.4.1 研究内容
• 1.4.2 研究意义
• 第二章 酪蛋白改性丙烯腈纤维接枝率表征与组分测定
• 2.1 溶解水解法测定酪蛋白改性丙烯腈纤维组分与接枝率
• 2.1.1 纤维接枝共混组分的溶解
• 2.1.2 纤维接枝共混组分的分离
• 2.1.3 接枝率的测定
• 2.1.4 FTIR 谱图检验与分析
• 2.1.5 接技物支链分子量与分布测定
• 2.1.6 结果分析与验证
• 2.2 红外标准曲线法对水解法测定接枝率的验证
• 2.2.1 红外标准曲线法
• 2.2.2 接枝率验证
• 2.3 纤维组分与接枝率测定方法确定
• 第三章 酪蛋白含量对纤维性能的影响
• 3.1 实验材料与实验方法
• 3.1.1 实验材料
• 3.1.2 实验方法介绍
• 3.2 测试结果与分析
• 3.2.1 酪蛋白投料比对纤维组分的影响
• 3.2.2 酪蛋白含量对纤维形态结构的影响
• 3.2.3 酪蛋白含量对纤维机械性能的影响
• 3.2.4 酪蛋白含量对纤维染色性能的影响
• 3.2.5 酪蛋白含量对纤维吸湿性能的影响
• 3.2.6 酪蛋白含量对纤维摩擦性能的影响
• 3.3 本章小结
• 第四章 非常态处理条件对酪蛋白纤维组分与性能的影响
• 4.1 纤维的非常态处理
• 4.2 酪蛋白损失率
• 4.2.1 不同 pH 酸对纤维中各组分的影响机理分析
• 4.2.2 不同 pH 碱对纤维中各组分的影响机理分析
• 4.3 机械性能
• 4.3.1 高温处理对纤维力学性能的影响
• 4.3.2 不同 pH 酸处理对纤维力学性能的影响
• 4.3.3 不同 pH 碱处理对纤维力学性能的影响
• 4.4 不同 PH 值酸碱处理后纤维吸湿性能变化机理分析
• 4.4.1 不同 pH 酸对纤维吸湿性能的影响机理分析
• 4.4.2 不同 pH 碱对纤维吸湿性能的影响机理分析
• 4.5 不同 PH 酸碱处理对纤维摩擦性能影响
• 4.6 不同 PH 酸碱处理对纤维染色性能的影响
• 4.6.1 酸碱处理对纤维染色 K/S 值影响
• 4.6.2 酸碱处理对纤维染色上染率影响
• 4.6.3 酸碱处理对纤维染色固着效率影响
• 4.6.4 酸碱处理对纤维染色固着率影响
• 4.7 本章小结
• 第五章 结论与展望
• 5.1 结论
• 5.2 展望
• 参考文献
• 攻读硕士期间发表文章情况
• 致谢