纳米纤维素基阻燃材料的制备及其应用进展

纳米纤维素作为一种新兴的生物基纳米材料,具有优良的机械性能、表面化学可修饰性等特性,在很多应用领域具有较大的应用潜力。然而,纳米纤维素的高度易燃性在很大程度上限制了其应用,因此,如何提高纳米纤维素材料的阻燃性对拓展其应用具有重要意义。该文介绍了常见的构建阻燃型纳米纤维素材料的方法,重点综述了本征阻燃纳米纤维素材料的制备和添加型纳米纤维素基阻燃复合材料的制备;对阻燃型纳米纤维素基材料的几种主要类型(包括膜、气凝胶、长丝等)及其应用进行了总结;最后,对纳米纤维素阻燃改性等方面的未来发展方向进行了展望。

耐久高效磷/氮协同阻燃剂的制备及其在棉织物上的应用

为解决棉纺织品易燃易引发火灾及阻燃处理棉织物耐久性等问题,以五氧化二磷和乙醇胺为原料制备了一种膨胀型磷/氮协效阻燃剂(2-羟乙基)磷酰胺铵盐(AHPA),并通过轧—烘—焙工艺将其整理于棉织物上。采用傅里叶变换红外光谱和核磁共振光谱表征了AHPA的化学结构;对阻燃处理后的棉织物进行垂直燃烧和极限氧指数测试,通过热重和锥形量热测试评估了其热稳定性,并分析了其阻燃耐久性能。结果表明:阻燃剂AHPA被成功合成,其与棉织物之间形成了稳定的共价键;阻燃处理后棉织物的极限氧指数(LOI)显著提高,且损毁长度大幅降低;在阻燃剂AHPA质量浓度为300 g/L时,LOI值由18%增加到52.9%,损毁长度由300 mm减小至45 mm;阻燃处理后棉织物的热降解过程和燃烧途径均发生了显著变化,热稳定性得到显著提高;在50次循环水洗后,LOI值仍能保持在31.6%左右,具有良好的阻燃耐久性能。

反应型含磷氮元素的聚硅氧烷的制备及其对棉织物拒水阻燃性能研究

将N-羟甲基-3-(二甲氧基膦酰基)丙酰胺、氢氧化钠、碘丁基硅油(IBu-PDMS)为原料,合成了反应型的具有拒水阻燃双重功能的碘丁基-co-N-甲氧基-3-(二甲氧基膦酰基)丙酰胺聚硅氧烷〔(IB-co-N-MDPA)PDMS〕,其与棉织物能以共价键结合,利用FTIR、1 H NMR表征了其结构。利用TGA、氧指数仪分析了拒水阻燃多功能棉织物的热性能及其阻燃性与阻燃机理,通过测定其接触角表征其拒水性。结果表明,制备的(IB-co-N-MDPA)PDMS与棉纤维反应,使棉织物有拒水性能,它实际上控制了棉纤维的热裂解,使纤维发生脱水炭化,促进了炭化层的形成,最后的残炭量由10.5%提高至42.4%,棉织物的极限氧指数从18提高到28,拒水等级为90,接触角从88.37°提高到119.73°。

粘胶织物转移印花工艺研究

分别使用壳聚糖、戊二醛和多元羧酸并复配聚乙二醇和聚乙烯乳液对粘胶织物进行改性预处理,然后采用商业用转移印花纸进行热转移印花,可以获得良好的转移印花效果.从相对染料转移率、耐洗色牢度、耐摩擦色牢度、手感和成本方面综合考虑,以BTCA/CA、聚乙二醇和聚乙烯乳液复配使用的效果最优.

分散染料微胶囊的制备及其性能研究

以甲苯二异氰酸酯(TDI)、乙二胺(EDA)和分散大红S-BWFL为原料,采用界面聚合法制备分散染料微胶囊并对涤纶织物进行高温高压染色。采用红外分析了囊壁的结构,利用电镜观察了所制微胶囊的形貌,用HPPS表征了微胶囊的粒径及粒径分布,探讨了分散染料微胶囊的制备工艺、缓释性及其染色性能。

棉织物的含磷聚酯聚醚型聚氨酯阻燃防水整理

采用自制含磷元素的聚酯聚醚型聚氨酯对棉织物进行阻燃防水整理,探讨了聚酯聚醚比、整理剂用量、交联剂用量、焙烘温度和焙烘时间对阻燃及防水性能的影响。经过试验,其优化工艺为:聚酯聚醚比为1.6、整理剂用量80%、交联剂用量10%、焙烘温度160℃、焙烘时间4 min。织物整理后,极限氧指数达到31.7%,耐静水压达到6.08 kPa,增重率1.95%,拉伸断裂强力提升21.4%。

超声波在羊毛染色中的应用

利用超声波技术,选用弱酸性染料和毛用活性染料染羊毛。确定了超声波染羊毛的较佳温度为60～70℃,时间60～90 min,超声波频率20～50 kHz。结果表明,染色织物的摩擦牢度几乎不受影响,水洗牢度提高。超声波使染料溶解度提高,未对羊毛造成损伤,提高了染料的上染率。

用于棉织物转移印花的C.Ⅰ.分散蓝56改性研究

选择氯乙酸和氯乙酰氯改性C.I.分散蓝56用于棉织物的热转移印花。经红外光谱和K/S值分析,C.I.分散蓝56经改性后用于棉织物印花效果较好。改性后转移印花织物的牢度明显提高,经氯乙酰氯改性的效果优于氯乙酸,皂洗和摩擦牢度可提高到3～4级。实验中自制架桥剂WD-1的最佳浓度为15%。

丽赛纤维活性染料染色

分别采用X型、中温型和K型活性染料对丽赛纤维染色,并测定其上染百分率。结果显示,丽赛纤维对3种类型活性染料的上染百分率都随着时间的延长而增大,且碱剂的固色作用十分明显。相比于其它2种活性染料,丽赛纤维比较适合用中温型活性染料染色。通过分析中温型活性染料染色温度、时间、食盐和碱剂用量对染色效果的影响,得到优化的染色工艺为:染料2%(omf),食盐40 g/L,纯碱10 g/L,染色温度60℃,时间60 min。

涤纶织物表面改性及其对水中Cu^(2+)的吸附研究

以柠檬酸作为交联剂,次亚磷酸钠作为催化剂,将β-环糊精整理到涤纶织物上。通过单因素分析发现,织物增重率与β-环糊精浓度、柠檬酸浓度、催化剂浓度、焙烘时间及焙烘温度有关。确定最佳整理工艺为:β-环糊精90 g/L,柠檬酸100 g/L,催化剂30 g/L,焙烘温度180℃,焙烘时间20 min。经过整理后的织物对Cu2+有较好的吸附能力。

醋酸纤维的结构及理化性能

利用现代纤维材料测试技术和分析方法对醋酸纤维的结构和理化性能进行了研究.结果表明:醋酸纤维具有晶态和非晶态共存的"两相"结构,结晶度为21.98%,具有较好的热稳定性,拉伸断裂强度为1.29 cN/dtex.无机酸容易造成醋酸纤维的聚合度下降而使之溶解,碳酸钠则会使纤维发生去乙酰化作用而造成明显失重.

具光致变色功能的长余辉发光织物的制备研究

采用无水印花方法将1,3,3-三甲基-9'-羟基螺{2H-吲哚-2,3'-[3H]萘并[2,1-b](1,4)嗪}光致变色化合物处理到纯棉织物上,通过对其光致变色性进行检测和对比,筛选出了较适于制备光致变色织物的粘合剂为脂肪族聚氨酯PUI-112.通过先制备光致变色色浆而后采用类似于颜料印花的方法将其印在纯棉织物上,获得了很好的光致变色效果.研究并探讨了粘合剂种类、用量及焙烘条件和长余辉夜光印花浆的使用对光致变色效果的影响,确定了制备具光致变色功能的长余辉发光织物的最佳工艺.

稀土对羊毛的抗菌及染色性能研究

研究将羊毛织物用稀土铈离子进行抗菌整理,探讨了各种工艺因素,如稀土金属离子浓度、温度、时间、pH值、交联剂等对Ce3+在羊毛织物上吸附量的影响,得到了Ce3+处理羊毛的最佳工艺条件。然后在最佳工艺条件下,用弱酸性染料对抗菌羊毛进行染色。结果表明:经Ce3+处理并染色后,羊毛对金黄色葡萄球菌和大肠杆菌的抗菌率均达到90%以上,断裂强力增大,染色速率和上染百分率都显著提高。

天然染料商陆浆果色素对羊毛织物染色性能的研究

从成熟的商陆浆果中提取色素用于羊毛织物的染色,研究直接染色情况下不同染色工艺参数对染色深度的影响,采用Al3+进行媒染染色并与直接染色法对比研究其对染色牢度的影响,测试直接染色后羊毛织物的抗菌性能。结果表明:直接染色情况下,K/S值随料液比的增加而增大,在料液比为1∶8.33时趋于平缓,K/S值随温度的上升而增大,在温度大于60℃时所染织物的色光由红色变成淡黄色,K/S值随盐浓度提高而下降,所染羊毛织物在染浴pH值为3.5时有最大得色量;媒染剂Al3+能提高织物的耐洗和耐摩擦牢度;直接染色后织物有较好的抗菌性能。

人发角蛋白提取工艺研究

采用碱-还原两浴两步法溶解人发,提取角蛋白。实验得出的最佳工艺为：0.1 mol/L Na OH处理1 h,采用还原体系（0.75 mol/L Na2SO3,8 mol/L尿素,0.02 mol/L SDS）,在80℃水浴中溶解5 h,浴比1∶15,人发溶解率可达55%;对提取的角蛋白进行SDS-PAGE测试及FTIR测试,结果表明：角蛋白的分子量主要集中在25~37 k Da,其结构以α-螺旋为主,同时含有β-转角、β-折叠及无规则卷曲。

多糖改性细菌纤维素的制备

合成细菌纤维素时向培养基中添加了海藻酸钠、羧甲基纤维素、羧甲基壳聚糖等多糖,制备出了性能更优异的改性细菌纤维素。采用红外光谱和扫描电镜对所得产物进行表征,并测试了合成纤维素的产量、湿膜含水量以及对金属离子的吸附性能。

PBTCA/BTCA复合体系对棉织物抗皱整理工艺的研究

采用2-磷基丁烷-1,2,4-三羧酸(PBTCA)与丁烷四羧酸(BTCA)复配体系对棉织物进行抗皱整理,探讨了PBTCA用量、BTCA用量、催化剂用量、焙烘温度、焙烘时间对抗皱整理效果的影响,并优化确定了PBTCA与BTCA复配体系用于棉织物防皱整理的工艺条件:PBTCA 120 g/L,BTCA 20 g/L,次亚磷酸钠50 g/L,三乙醇胺20 g/L,180℃焙烘120 s.在此工艺条件下整理的棉织物,其折皱回复角可达260°,纬向断裂强力为231 N,白度为77.92.

海藻酸钙/壳聚糖复合纤维的制备及性能研究

以海藻酸钙纤维为主体,壳聚糖为整理剂,采用交联整理的方法制备一种新型的海藻酸钙/壳聚糖复合纤维;探讨了整理过程中壳聚糖溶液p H值、壳聚糖浓度及海藻酸钙纤维用量对复合纤维吸湿性能的影响,并测定了复合纤维的抗菌性能、力学性能、表面结构及红外光谱。结果表明:相比海藻酸钙纤维,海藻酸钙/壳聚糖复合纤维表面沟槽较小,较为圆润,截面呈现腰子形;当壳聚糖溶液质量浓度为0.5 g/L,溶液p H值为7,海藻酸钙纤维用量为1.2 g时,复合纤维在蒸馏水、生理盐水、人造血浆中吸湿率分别为94.1%,695.0%,680.0%;相比海藻酸钙纤维,复合纤维具有良好的抗菌性能,断裂强力及断裂强度变化不大,断裂伸长率降低了11.14%,性能可达到应用要求;复合纤维的红外光谱表明壳聚糖已交联整理到海藻酸钙纤维上。

棉纤维的抗菌阻燃复合功能化改性及其性能

以实验室自制的化合物一氯均三嗪基亚磷酸三乙酯胍(MTG)对棉纤维进行改性,研究了化合物MTG的用量、Na_2CO_3用量、改性反应温度以及反应时间对改性棉纤维的抗菌阻燃复合功能效果、拉伸断裂强力和白度的影响,确定了最佳改性条件。结果表明,当MTG用量为250 g/L、Na_2CO_3用量60 g/L、改性反应温度90℃、改性反应时间60 min时,改性后的棉纤维抗菌阻燃复合功能性最好,LOI体积分数浓度可达31.2%,燃烧后残炭率可提高至49.3%,对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌的抑菌带宽度可达2.9 mm和2.8 mm,经、纬向断裂强力分别达到730N和350N,白度为83.1;拉伸断裂强力损失较小,白度几乎无变化。

抗菌纤维素/壳聚糖衍生物复合共混膜的制备及性能研究

将纤维素活化后经NaOH-尿素-硫脲体系溶解,添加抗菌剂共混制膜,研究共混膜的相容性、力学性能及抗菌性等,结果表明:当水溶性甲壳素含量达15%或O-羧甲基壳聚糖含量达30%时,两者与纤维素均有较好的相容性,共混膜的断裂强力和断裂伸长率相对较高,对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌均有较好的抗菌性.纤维素/O-羧甲基壳聚糖共混膜的综合效果优于纤维素/水溶性甲壳素共混膜.