三聚氰胺纤维的研制

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三聚氰胺纤维是以三聚氰胺和甲醛为主要原料,经聚合、纺丝等工艺制备的新型高性能纤维,具有本体阻燃、高耐火焰性、高热稳定性、耐化学腐蚀、抗紫外线、与芳香族聚酰胺和聚苯并咪唑纤维等阻燃纤维比价格低等优点,可用于如高温过滤网、消防服、熔态金属防溅衣等高温和易发生火灾的场所,因此,国内外研究者对三聚氰胺纤维纺丝液的制备、成纤性和纺丝技术进行了广泛的研究。由于MF树脂是交联高聚物、成纤性能差,通过与大量PVA混合提高可纺性,但导致纺丝液的稳定性和纤维阻燃性下降。  本文研究了三聚氰胺纤维纺丝原液制备工艺参数、改性剂类型和用量对纺丝原液的性状和纤维性能的影响,研究了湿法纺丝工艺条件对纤维性能的影响。  以三聚氰胺和多聚甲醛为原料,研究了加料方式、物料配比、固含量、反应温度、反应时间等工艺参数对纺丝原液和纤维性能的影响;研究了湿法纺丝工艺参数对三聚氰胺纤维的力学性能、耐热性能、形貌等的影响。研究表明,在n(F)/n(M)=2.5、固含量70%、反应温度90℃、反应时间300min的工艺条件下,制备的纺丝原液可直接湿法纺丝、50℃贮存时间大于100h;以正丁醇为凝固浴,30℃/60℃/80℃/100℃分别湿热定型60min、120℃定型120min、220℃热定型5min的纺丝工艺有利于纤维分子链的均匀增长,纤维的拉伸强度和断裂伸长率较高、内部结构均匀、表面光滑、外观近似圆形;优化工艺条件下制备的纤维表面光滑、结构均匀、拉伸强度为1.97cN/dtex、断裂伸长率为4.91%、热分解温度大于370℃。  以己内酰胺、苯代三聚氰胺、聚乙二醇、双氰胺等为改性剂,研究了改性剂类型、用量等对三聚氰胺纤维纺丝原液性状、三聚氰胺纤维性能的影响。研究表明,己内酰胺使纤维的力学性能略有提高、热稳定性降低、燃烧性能提高;苯代三聚氰胺改性的纤维力学性能略有降低,但热稳定性没有变化、燃烧性能提高;聚乙二醇改性的纤维力学性能提高(纤维拉伸强度2.45cN/dtex、断裂伸长率13.12%),但热稳定性和燃烧性能降低。  研究了PEG600/苯代三聚氰胺、PEG600/己内酰胺复合改性剂对三聚氰胺纤维性能的影响。研究表明,复合改性剂增加了纤维中线型结构、降低了交联密度、增大了键角、增加了分子链长,使纤维的断裂伸长率提高;PEG600/己内酰胺复合改性的纤维分子内的线性结构和交联结构比例适中,纤维的性能最好,在优化工艺条件下拉伸强度和断裂伸长率分别为2.31cN/dtex、8.95%,热稳定性没有降低。
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