共聚甲基丙烯酸酯系吸附功能纤维研究

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以甲基丙烯酸正丁酯(BMA)、甲基丙烯酸β羟乙酯为单体(HEMA),采用悬浮聚合法合成了BMA/HEMA共聚物,研究和讨论了HEMA对共聚物饱和吸油率、吸油速率、剩余率以及缓释性能的影响。研究表明,HEMA含量对共聚物的饱和吸油率、吸油速率、剩余率以及缓释性能均有较大影响,其含量适当时,共聚物综合性能较好。借助FTIR和DMA对共聚物分子间、分子内的氢键作用以及动态力学性能进行了研究,结果表明,BMA/HEMA共聚物大分子间和分子内存在氢键作用,有利于物理交联结构的形成,而HEMA的含量对BMA/HEMA共聚物动态力学特征、特别是大分子链段的运动有较明显的阻滞作用。DSC研究结果表明,随HEMA含量增加,共聚物的玻璃化转变温度逐渐升高。TG结果说明,共聚物的耐热性能较佳,可以在200℃以下使用。NMR结果表明,共聚物分子间没有形成化学交联结构。Materials studio模拟分析结果表明,共聚物分子间存在缠结作用,有利于形成了物理交联结构。对工业级甲基丙烯酸十二酯(LMA)单体进行了精制提纯,并合成了LMA均聚物。研究表明,经6wt%碱液和8wt%碱液精制后LMA的纯度有了明显提高,由其合成的均聚物饱和吸油率,吸油速率均有了较大提高,甚至接近于由进口化学纯单体合成均聚物的饱和吸油率。对均聚物剩余率进行了研究,结果表明,均聚物形成的物理交联结构可以满足其吸附有机物液体而不溶解的要求。TG和DSC研究结果表明,用精制后LMA单体合成的均聚物耐热性能有了明显改善,热降解温度大大提高,由精制前后LMA单体合成的均聚物,由于杂质存在的缘故,两者的低温玻璃化转变类型明显不同。采用高浓度溶液纺丝法纺制了BMA/HEMA共聚物纤维,研究表明,HEMA含量对共聚物的溶胀以及流动行为有较大影响。SEM结果表明,HEMA含量低于10wt%时,制得的纤维表面光滑平整,缺陷少,但综合考虑吸附性能以及表面规整性,以HEMA含量为5wt%~10wt%为宜,即HEMA含量在5wt%~10wt%之间可以纺制综合性能较优异的纤维。通过对BMA/HEMA共聚物纤维饱和吸油率、吸油速率、剩余率以及保油率的研究发现,HEMA含量是一个影响纤维吸附、储存有机物液体能力的重要因素。对纤维缓释行为的研究结果表明,吸附有机物液体后,BMA/HEMA共聚物纤维具有释放有机物液体快的特点。DMA结果表明,拉伸有利于BMA/HEMA共聚物纤维的取向和结晶,可以显著改善纤维的力学性能。TG结果表明,在250℃以下,纤维无失重现象发生,失重速率最大时所对应的温度以及半分解温度随HEMA含量的增加而升高,表明随HEMA含量的增加,纤维的耐热性能得到了改善。X-射线衍射结果表明,BMA/HEMA共聚物纤维的结晶能力随HEMA含量的增加而减弱,结晶能力减弱有利于形成具有疏松无定形结构的纤维,并有利于有机物液体在纤维中的渗透和扩散,所以随HEMA含量的增加,BMA/HEMA共聚物纤维对有机物液体的吸附速率加快,对有机物液体的吸附量增大。
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