论文摘要
随着生活水平的提高,人们对纺织品的要求越来越高,在追求舒适性的同时,越来越关注纺织品的功能化,单一的功能已不能满足人们的需求,人们在不断地追求多功能化的纤维。本文以此为出发点,制备了一种相变功能性粒子,将其作为改性剂,并与聚丙烯熔融共混纺丝制备出具有调温性、吸湿性及可染性多功能的聚丙烯纤维。本实验首先采用自由基聚合制备了聚N-羟甲基丙烯酰胺／聚乙二醇复合相变材料（PNHMPA/PEG）,并通过正交试验法优选出最佳方案。结果表明：PNHMPA/PEG复合材料的断面是个多孔网络结构；FTIR分析表明,在反应过程中并未出现新的物质；DSC测试表明定形相变材料PNHMPA/PEG的熔融焓为107.98J/g,是其理论焓值（114.27 J/g）的94.50%,结晶焓为80.01 J/g,是其理论焓值（85.97 J/g）的93.07%;TGA测试结果表明PNHMPA/PEG复合材料在350℃以下有很好的热稳定性；步冷试验测试显示其具有良好的温度调节能力和延缓温度变化的作用。其次以PNHMPA/PEG复合材料为功能性改性粒子,将其与聚丙烯（PP）熔融共混纺丝,制备多功能聚丙烯相变纤维,并采用毛细管流变仪、光学显微镜、扫描电子显微镜（SEM）、傅里叶变换红外光谱仪（FTIR）、X射线衍射仪（XRD）、差示扫描量热仪（DSC）、热重分析仪（TGA）、动态力学分析仪（DMA）等手段对其进行性能测试,结果表明：PP/IPN/PP-g-PEGA （PNHMPA/PEG,以下简称IPN）共混体系为典型的假塑性流体；SEM表明,相变粒子IPN在基体PP中分散均匀,且纤维内部没有明显分相；FTIR表明,PP/IPN/PP-g-PEGA体系中无新的基团产生；XRD表明,PP/IPN/ PP-g-PEGA简单的机械共混后基本未影响PP的晶型结构,但加入IPN后衍射峰的强度都较PP低；DSC分析表明,相变材料PEG在高温和高剪切作用下损失量较少；DMA测试表明,IPN含量为12%时,该复合材料具有较高的抵抗外力和变形的能力；TGA表明,在350℃以下该复合材料有很好的热稳定性；纤维强力测试表明,不同IPN含量的共混纤维的断裂强度均略小于纯的PP纤维,其断裂强度最高可达3.479cN/dex;且当IPN含量为16%时,其吸湿性及可染性分别达到0.82%和58.28%。本实验考虑到非极性聚合物PP与带有极性基团的互穿网络聚合物的相容性问题,采用溶液聚合法制备了PP-g-PEGA接枝物,并通过红外测试证实了PEGA已成功接枝到PP大分子链上,其接枝率为1.31%,且从TGA分析得知,PP与PP-g-PEGA均有很好的热稳定性,满足本实验190℃加工温度的要求。该研究制备了交联网络型相变材料,将其作为改性剂,并与PP通过熔融纺丝技术制备出同时具有调温、吸湿性及可染性多功能相变纤维,其成本低廉,工艺简单,多功能,具有很好的发展前景。
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摘要Abstract第一章 绪论1.1 聚丙烯纤维简介1.1.1 聚丙烯纤维的结构与性能1.1.2 聚丙烯纤维的改性1.1.2.1 吸湿性改性1.1.2.2 可染改性1.1.3 聚丙烯纤维现存问题1.2 相变纤维简介1.2.1 相变纤维的概述1.2.2 相变调温机理1.2.3 相变纤维的制备方法1.2.4 相变纤维的性能与表征1.2.4.1 相变纤维的性能1.2.4.2 相变纤维的表征1.2.5 相变纤维现存问题及其研究方向1.2.5.1 相变纤维现存问题1.2.5.2 相变纤维的研究方向1.2.6 定形相变材料在相变纤维及织物领域的应用进展1.2.6.1 定形相变材料简介1.2.6.2 定形相变材料在纤维及织物领域的应用1.3 聚合物/添加粒子复合材料研究1.3.1 聚合物/添加粒子复合材料研究的目的1.3.2 聚合物/添加粒子复合材料的制备方法1.3.2.1 物理方法1.3.2.2 化学方法1.3.3 聚丙烯/添加粒子复合材料的共混改性1.4 论文的意义、内容和创新之处1.4.1 论文的意义1.4.2 研究内容1.4.3 论文研究创新之处第二章 PNHMPA/PEG复合相变材料的制备与研究2.1 实验原料2.2 实验仪器2.3 PNHMPA/PEG复合相变材料的制备2.3.1 不同组分PEG1000/2000复合物的制备2.3.2 PNHMPA/PEG复合相变材料的制备工艺及提纯2.3.3 正交试验方案2.4 不同组分PEG1000/2000复合物的相变行为表征2.5 PNHMPA/PEG复合相变材料正交试验结果表征2.6 PNHMPA/PEG复合相变材料的性能表征2.6.1 PNHMPA/PEG复合相变材料SEM的表征2.6.2 PNHMPA/PEG复合相变材料FTIR的表征2.6.3 PNHMPA/PEG复合相变材料DSC的表征2.6.4 PNHMPA/PEG复合相变材料保温性能的表征2.6.5 PNHMPA/PEG复合相变材料TGA的表征2.7 结果与讨论2.7.1 不同组分PEG1000/2000复合物的相变行为分析2.7.2 PNHMPA/PEG复合相变材料正交试验结果分析2.7.3 PNHMPA/PEG复合相变材料的性能分析2.7.3.1 PNHMPA/PEG复合相变材料SEM分析2.7.3.2 PNHMPA/PEG复合相变材料FTIR分析2.7.3.3 PNHMPA/PEG复合相变材料DSC分析2.7.3.4 PNHMPA/PEG复合相变材料保温性分析2.7.3.5 PNHMPA/PEG复合相变材料TGA分析2.8 本章小结第三章 PP/IPN相变纤维的制备与研究3.1 实验原料3.2 实验仪器3.3 PP/IPN/PP-g-PEGA相变纤维的制备3.3.1 PP-g-PEGA的制备3.3.1.1 制备工艺3.3.1.2 产物纯化3.3.2 PP/IPN/PP-g-PEGA相变纤维的制备工艺3.4 PP-g-PEGA的测定与表征3.4.1 接枝率的测定3.4.2 PP-g-PEGA的FTIR表征3.4.3 PP-g-PEGA的TGA表征3.5 PP/IPN/PP-g-PEGA相变纤维的表征3.5.1 PP/IPN/PP-g-PEGA共混物流变性能的表征3.5.2 PP/IPN/PP-g-PEGA相变纤维表面及断面形态的表征3.5.3 PP/IPN/PP-g-PEGA相变纤维FTIR的表征3.5.4 PP/IPN/PP-g-PEGA相变纤维XRD的表征3.5.5 PP/IPN/PP-g-PEGA相变纤维DSC的表征3.5.6 PP/IPN/PP-g-PEGA相变纤维TGA的表征3.5.7 PP/IPN/PP-g-PEGA相变纤维DMA的表征3.5.8 PP/IPN/PP-g-PEGA相变纤维强力的表征3.5.9 PP/IPN/PP-g-PEGA相变纤维回潮率的表征3.5.10 PP/IPN/PP-g-PEGA相变纤维可染性的表征3.6 结果与讨论3.6.1 PP-g-PEGA的性能分析3.6.1.1 PP/IPN/PP-g-PEGA接枝率的测定3.6.1.2 PP-g-PEGA的FTIR分析3.6.1.3 PP-g-PEGA的TGA分析3.6.2 PP/IPN/PP-g-PEGA共混物的流变性能分析3.6.2.1 剪切速率对剪切应力的影响3.6.2.2 剪切速率对剪切粘度的影响3.6.2.3 剪切速率对黏流活化能的影响3.6.2.4 PP-g-PEGA含量对表观粘度的影响3.6.3 PP/IPN/PP-g-PEGA相变纤维性能分析3.6.3.1 PP/IPN/PP-g-PEGA相变纤维表面及断面形态的表征3.6.3.2 PP/IPN/PP-g-PEGA相变纤维的FTIR分析3.6.3.3 PP/IPN/PP-g-PEGA相变纤维XRD分析3.6.3.4 PP/IPN/PP-g-PEGA相变纤维DSC分析3.6.3.5 PP/IPN/PP-g-PEGA相变纤维TGA分析3.6.3.6 PP/IPN/PP-g-PEGA相变纤维DMA分析3.6.3.7 PP/IPN/PP-g-PEGA相变纤维强力分析3.6.3.8 PP/IPN/PP-g-PEGA相变纤维回潮率分析3.6.3.9 PP/IPN/PP-g-PEGA相变纤维可染性分析3.7 本章小结第四章 结论参考文献致谢附录 就读研究生期间发表的论文
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