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本文应用新技术对涤纶(poly(ethylene terephthalate),PET)纤维的高性能化进行了系统研究。 采用电晕和紫外线辐照,在PET织物表面引入含氧极性基团,再与聚乙烯醇(poly(vinyl alcohol),PVA)作用,形成PET/PVA氢键络合物。通过IR、ESCA、亲水性能、抗静电性能、力学性能等测试,对处理后织物的结构和性能进行了系统的研究。结果表明,处理后织物的亲水和抗静电性能显著提高,耐水洗性能优良,保持了原有的力学性能和手感。 采用磨盘形力化学反应器进行碾磨,促使纳米粒子分散,再与PET熔融混炼,制备了PET/TiO2纳米复合材料及纤维。通过WAXD、DSC、GPC、TEM、SEM、PM(偏光显微镜)、力学性能测试等研究了纳米复合材料及纤维的结构与性能。结果表明,粒子在PET基体中达到纳米尺寸上的分散,纳米复合材料及纤维的力学性能明显得到提高。 主要研究内容及结论: 1.研究了电晕和在臭氧气氛中紫外线辐照对PET织物表面分子结构的影响。结果表明,通过电晕和在臭氧气氛中紫外线辐照,均能在织物表面引入C-O、C=O和O=C-O等含氧基团。最佳辐照条件为:电晕辐照时间2min;在50mg/l臭氧下,紫外线辐照10min,辐照距离为18cm,辐照温度80℃。 2.通过电晕和在臭氧气氛中紫外线辐照皆能提高PET织物表面亲水和抗静电性能。随存放时间的延长,引入织物表面的含氧基团含量下降,亲水和抗静电性能降低。经过PVA处理辐照后的PET织物,可稳定表面引入的含氧基团。FTIR研究表明,PET织物表面引入的含氧基团与PVA分子链中的羟基发生了氢键作用。 3.硼砂或硼酸可与PET/PVA氢键络合物发生反应,提高了织物的耐水洗性能。适宜的条件为:硼酸水溶液浓度为3g/l,pH值8.0,烘干温度和时间 四川大学憎士学位论文分别为120~130’C,SInin。 4.PET织物上络合的PVA最佳含量为3.5%,络合织物亲水性由0.28%提高到 2%,静电半衰期由 172s降至 40s,断裂强度和断裂伸长保留率分别为97%、90%。 5.研究了碾磨作用和液体石蜡包覆对纳米粒子在PET中分散效果的影响。碾磨作用可促使团聚体分散,液体石蜡包覆可有效阻止粒子再聚集。 6.探讨了纳米粒子表面特性(极性、比表面积等)对其分散效果的影响。结果表明,极性大、比表面积相对小的TIO。粒子在PET中的分散效果远优于极性低、比表面积大的a。粒子。TIO。聚集体在PET中的平均尺寸由168urn下降到7Inm,实现了粒子纳米尺寸上的分散。 7.研究了PET纳米复合材料的结晶行为。结果表明,TIO。和a。皆起成核作用,加快了PET结晶速率;当粒子用量相同时,PETffiO。形成的球晶尺寸明显低于 PET/SIOy通过计算机模拟,表明 PET晶胞中的N 0)和O)晶面为最优生长面,最优生长面的垂直方向上的结晶生长受纳米粒子的影响最大。 8.PET的结晶行为直接影响纳米复合材料的拉伸强度,拉伸强度随粒子用量增加呈现先增加后减小的趋势。含有4%TIOZ的PET的拉伸强度由7I.SMPZ提高到94.SMPaJETffiO。纳米复合材料具有良好的可纺性。含有4%TIO。的PET纤维拉伸强度由 3.32吵提高到 4.16gb,模量由 l.97 XIOo增加至 3.44 X10’g/d,热收缩率由 3.7%下降至 2.4%,纤维具有高强、高模、低收缩的特点。