題-1_100_100.jpg)
基本信息
- 項目名稱：
- 再生PET纖維汽車內(nèi)飾材料阻燃性能的研究
- 小類：
- 能源化工
- 簡介：
- 通過對再生PET材料阻燃性能的研究，探究汽車內(nèi)飾材料阻燃性能改進(jìn)處理的方法，從而得出再生PET纖維汽車內(nèi)飾材料阻燃處理的最佳工藝。為進(jìn)一步探究提高再生PET材料的阻燃效果，對材料進(jìn)行低溫等離子體處理，并尋求低溫等離子處理的最佳工藝。采用熱重分析方法、差示掃描量熱分析方法探尋阻燃劑對再生PET纖維汽車內(nèi)飾材料處理的阻燃機(jī)理。
- 詳細(xì)介紹：
- 目 錄 摘要.........................................................1 1 DBDPE/Sb2阻燃處理的工藝探討 ..............................1 1.1 實驗材料和試劑..........................................1 1.2 主要實驗設(shè)備及儀器 .....................................2 1.3 阻燃性能測試的方法及指標(biāo) ...............................2 1.3.1 水平燃燒測試法......................................2 1.3.2 極限氧指數(shù)儀測試法 ................................2 1.3.3 熱重分析方法........................................3 1.3.4 差示掃描量熱分析方法................................3 1.4 實驗的整理工藝流程......................................4 1.5 再生PET纖維內(nèi)飾材料的阻燃整理工藝......................4 1.5.1 阻燃劑質(zhì)量濃度對阻燃效果的影響......................4 1.5.2 粘合劑體積濃度對阻燃效果的影響......................5 1.5.3 焙烘溫度對阻燃效果的影..............................5 1.6 再生PET纖維內(nèi)飾材料的阻燃整理正交實驗..................6 1.7 正交實驗結(jié)果與分析 .....................................7 1.8 實物燃燒圖片對比 .......................................9 2 等離子體處理的工藝探討....................................10 3 阻燃機(jī)理的研究............................................10 3.1 熱重分析 .............................................10 3.2 差示掃描量熱分析......................................10 4 結(jié)論......................................................12 5 參考文獻(xiàn)..................................................12附錄1 附錄2 再生PET纖維汽車內(nèi)飾材料阻燃性能的研究 摘 要 本文通過十溴二苯乙烷協(xié)同三氧化二銻阻燃劑對再生PET纖維材料進(jìn)行阻燃整理，得出再生PET纖維汽車內(nèi)飾材料阻燃處理的最佳工藝為阻燃劑質(zhì)量濃度為150g/L，粘合劑體積濃度為20%，焙烘溫度為180℃。為進(jìn)一步提高再生PET材料的阻燃性能，對材料進(jìn)行低溫等離子體處理，并尋求低溫等離子處理的最佳工藝。采用熱重分析（TG）方法、差示掃描量熱分析(DSC)方法比較阻燃整理前后再生PET纖維汽車內(nèi)飾材料阻燃性能并探尋阻燃劑的阻燃機(jī)理。 關(guān)鍵詞 再生PET纖維；阻燃 ；最優(yōu)工藝 ；性能 隨著我國汽車行業(yè)的快速發(fā)展，人們對汽車安全性能要求越來越高，特別是汽車內(nèi)飾材料[1]- [2]的安全性能，直接影響消費(fèi)者人身安全和乘駕環(huán)境。PET纖維具有強(qiáng)度高，耐熱性和熱穩(wěn)定性好，耐磨性和彈性好等優(yōu)良性能，較為廣泛應(yīng)用于汽車內(nèi)飾材料，不足之處是PET纖維易燃，具有安全隱患[3]- [4]。目前國內(nèi)外都在積極研究汽車內(nèi)飾材料的阻燃性能提高上，但再生PET汽車內(nèi)飾材料的阻燃整理工藝的研究報道很有限，如十溴二苯乙烷阻燃劑處理滌綸織物的工藝研究中提到了關(guān)于PH值、焙烘溫度、阻燃劑濃度等因素對阻燃效果的影響[5]，對再生PET纖維汽車內(nèi)飾材料阻燃性能和機(jī)理的研究報道也相對較少，如玻纖增強(qiáng)阻燃PET的研究[6]。本論文采用十溴二苯乙烷協(xié)同三氧化二銻阻燃劑對再生PET纖維材料進(jìn)行阻燃整理，優(yōu)化整理工藝。為了進(jìn)一步探究提升阻燃性能的方法，試驗中先對再生PET材料進(jìn)行低溫等離子體處理，但是阻燃效果提升不明顯。對阻燃整理前后的再生PET纖維進(jìn)行了熱重分析（TG）和差示掃描量熱分析(DSC)，探尋十溴二苯乙烷/三氧化二銻（DBDPE/Sb2O3）阻燃劑的阻燃機(jī)理[7]- [8]，以期為相關(guān)研究提供參考。 1 DBDPE/Sb2O3阻燃處理的工藝探討 1.1 試驗材料和試劑 材料試驗規(guī)格：極限氧指數(shù)試驗：試樣尺寸為100×6.5mm； 水平燃燒法試驗：試樣尺寸為100×100mm； 等離子體處理試驗：試樣尺寸為100×100mm； 熱重分析法實驗： 進(jìn)樣量約為10mg； 差示掃描量熱法實驗：進(jìn)樣量為4g。 材料和試劑如表1所示： 表1主要試驗材料和試劑 材料試劑 規(guī)格級別 生產(chǎn)廠家 再生PET內(nèi)飾毯 厚度5mm,克重數(shù)738g/m2 安徽南澳地毯有限公司 十溴二苯乙烷 工業(yè)級 鄭州興達(dá)化工有限公司 三氧化二銻 工業(yè)級 鄭州興達(dá)化工有限公司 交聯(lián)劑 TAC 工業(yè)級 鄭州興達(dá)化工有限公司 偶聯(lián)劑 KH550 工業(yè)級 鄭州興達(dá)化工有限公司 分散劑 NNO 納米級 鄭州興達(dá)化工有限公司 表面活性劑 1227 工業(yè)級 鄭州興達(dá)化工有限公司 1.2 主要試驗設(shè)備及儀器 實驗設(shè)備及儀器如表2所示： 表2 主要實驗設(shè)備及儀器 儀器/設(shè)備 型號 生產(chǎn)廠家 電子天平 YP202N 上海精密科學(xué)儀器有限公司 調(diào)節(jié)式萬用電爐 無 上海波絡(luò)設(shè)備有限公司廠 水平燃燒儀 YGB815D-∣∣型 溫州市大榮紡織標(biāo)器廠 等離子體處理儀 DL-01 宏科儀器設(shè)備有限公司 極限氧指數(shù)儀 HC-2型 南京市江寧區(qū)分析儀器廠 恒溫烘燥箱 DAC-9024 上海博泰儀器設(shè)備有限公司 軋壓機(jī) JMU506-SM 北京儀器設(shè)備研究所 熱重分析儀 STA409C 德國NETZSCH儀器制造有限公司 差示掃描量熱儀 DiamondDSC 德國NETZSCH儀器制造有限公司 1.3 阻燃性能的測試方法及指標(biāo) 1.3.1 水平燃燒測試法 原理：將長方形條狀試樣的一端固定在水平夾具上，其另一端暴露于規(guī)定的試驗火焰中，通過測量指標(biāo)蔓延時間、損毀長度，評價試樣的燃燒行為。測試指標(biāo)：蔓延時間、損毀長度。 1.3.2 極限氧指數(shù)儀測試法 原理：極限氧指數(shù)測定儀是用來測定材料在燃燒過程中所需氧氣濃度（體積百分比）的儀器。材料極限氧指數(shù)是指在規(guī)定的條件下，材料在氧氮混合氣流中進(jìn)行有焰燃燒所需的最低氧濃度，以氧所占的體積百分?jǐn)?shù)的數(shù)值來表示，三次試驗結(jié)果的平均值即為材料的氧指數(shù)。 其氧指數(shù)（LOI）的計算公式： LOI= ×100% 式中 [O2]——氧氣流量 L/min； [N2]——氮?dú)饬髁?L/min。 1.3.3 熱重分析方法 熱重分析法（Thermogravimetric Analyzers，TG），是指在程序控制溫度下，測量試樣的質(zhì)量隨溫度或時間的關(guān)系的技術(shù)。即在程序控制溫度下借助熱天平測得物質(zhì)質(zhì)量與溫度的關(guān)系曲線-熱重曲線（TG）的技術(shù)。 TG曲線的橫坐標(biāo)為溫度或時間，縱坐標(biāo)為質(zhì)量或失重百分?jǐn)?shù)。當(dāng)原始試樣及其可能生成的中間體在加熱過程中因物理或化學(xué)變化而有揮發(fā)性產(chǎn)物釋出時，從熱重曲線上不僅可得到它們的組成、熱穩(wěn)定性、熱分解及生成的產(chǎn)物等與質(zhì)量相聯(lián)系的信息，也能得到如分解溫度及熱穩(wěn)定的溫度范圍等其它信息。它的測量原理是在給被測物加溫過程中，由于物質(zhì)物理或化學(xué)特性的改變引起質(zhì)量發(fā)生變化，通過記錄質(zhì)量變化時程序所走出的曲線，分析引起物質(zhì)特性改變的溫度點(diǎn)，以及被測物在物理特性改變過程中吸收或者放出的能量，從而來研究物質(zhì)的熱特性。本論文TG曲線在德國Netzsch公司生產(chǎn)的STA409C熱分析系統(tǒng)上從室溫到700℃以10℃/min的升溫速率獲得，進(jìn)樣量約10mg，測試在氮?dú)夥罩羞M(jìn)行，流速為50ml/min。 1.3.4 差示掃描量熱分析方法 差示掃描量熱法(Differential scanning calorimetry;DSC)是一種熱分析法。在程序控制溫度下，測量輸入到試樣和參比物的功率差（如以熱的形式）與溫度的關(guān)系。DSC和DTA儀器裝置相似，所不同的是在試樣和參比物容器下裝有兩組補(bǔ)償加熱絲，當(dāng)試樣在加熱過程中由于熱效應(yīng)與參比物之間出現(xiàn)溫差ΔT時，通過差熱放大電路和差動熱量補(bǔ)償放大器，使流入補(bǔ)償電熱絲的電流發(fā)生變化，當(dāng)試樣吸熱時，補(bǔ)償放大器使試樣一邊的電流立即增大；反之，當(dāng)試樣放熱時則使參比物一邊的電流增大，直到兩邊熱量平衡，溫差ΔT消失為止。換句話說，試樣在熱反應(yīng)時發(fā)生的熱量變化，由于及時輸入電功率而得到補(bǔ)償，所以實際記錄的是試樣和參比物下面兩只電熱補(bǔ)償?shù)臒峁β手铍S時間t的變化關(guān)系。如果升溫速率恒定，記錄的也就是熱功率之差隨溫度T的變化關(guān)系 。本實驗采用DiamondDSC儀器測試，使用的氣體為氮?dú)猓M(jìn)樣量為4g，升溫速率為20℃/Min，溫度變化范圍為50℃到300℃。 1.4 試驗的整理工藝流程 1.5 再生PET纖維內(nèi)飾材料的阻燃整理工藝 通過單因素分析各個因素對阻燃效果的影響程度，確定各個因素較好的實驗取值范圍，通過前期大量的基礎(chǔ)實驗和數(shù)據(jù)分析得出:十溴二苯乙烷協(xié)同三氧化二銻處理高分子材料的主要影響因素為阻燃劑質(zhì)量濃度、粘合劑體積濃度、焙烘溫度[9]-[10]。因此本試驗選取該三個因素作為試驗因子。 1.5.1 阻燃劑質(zhì)量濃度對阻燃效果的影響 本組實驗采用阻燃劑質(zhì)量濃度試驗因子為變量，其他條件保持不變,即十溴二苯乙烷與三氧化二銻質(zhì)量比為3：1，粘合劑體積濃度10%（交聯(lián)劑TAC體積濃度5%，偶聯(lián)劑KH550體積濃度5%），分散劑NNO 40g/L，表面活性劑【1227】10g/L，浴比 1:30，焙烘溫度170℃。當(dāng)點(diǎn)燃時間為5s，樣品的蔓延時間、損毀長度和極限氧指數(shù)如表3 表3 阻燃劑質(zhì)量濃度對阻燃效果的影響 阻燃劑質(zhì)量濃度 蔓延時間（s） 損毀長度（cm） 極限氧指數(shù) 100g/L 32.5 2.5 23.6 150g/L 20.5 1.5 27.8 200g/L 23.5 1.8 26.5 250g/L 25.5 1.9 25.2 圖1 實物燃燒對比圖 通過表3及實物圖1分析得知在阻燃劑濃度為150g/L時，蔓延時間和損毀長度數(shù)值最小，極限氧指數(shù)最大，阻燃效果最好。 1.5.2 粘合劑體積濃度對阻燃效果的影響 本組實驗采用粘合劑體積濃度試驗因子為變量，其他條件保持不變,即十溴二苯乙烷質(zhì)量濃度150g/L，三氧化二銻質(zhì)量濃度50g/L，分散劑NNO 40g/L，表面活性劑【1227】10g/L，浴比1:30，焙烘溫度170℃。當(dāng)點(diǎn)燃時間為10s時，樣品的蔓延時間、損毀長度和極限氧指數(shù)如表4 表4 粘合劑體積濃度對阻燃效果的影響 粘合劑體積濃度 蔓延時間（s） 損毀長度（cm） 極限氧指數(shù) 10% 20.5 1.5 27.8 20% 17.3 1.3 28.4 30% 30.5 1.9 26.3 圖2 實物燃燒對比圖 通過表4及實物圖2可分析得出粘合劑體積濃度在20%時，蔓延時間和損毀長度數(shù)值最小，極限氧指數(shù)最大，阻燃效果最好。 1.5.3 焙烘溫度對阻燃效果的影響 本組實驗采用粘合劑體積濃度試驗因子為變量，其他條件保持不變,即十溴二苯乙烷質(zhì)量濃度150g/L ，三氧化二銻質(zhì)量濃度50g/L，分散劑NNO 40g/L，表面活性劑【1227】10g/L，浴比 1:30，粘合劑體積濃度10%（交聯(lián)劑TAC體積濃度5%，偶聯(lián)劑KH550體積濃度5%）。當(dāng)點(diǎn)燃時間為10s時，樣品的蔓延時間、損毀長度和極限氧指數(shù)如表5，實物圖3所示： 表 5 焙烘溫度對阻燃效果的影響 焙烘溫度 蔓延時間（s） 損毀長度（cm） 極限氧指數(shù) 170℃ 17.3 1.3 28.4 180℃ 16.2 1.2 28.9 190℃ 17.9 1.3 28.5 圖3 實物燃燒對比圖 通過表5及實物圖3分析得知：焙烘溫度在180℃時，蔓延時間和損毀長度數(shù)值最小，極限氧指數(shù)最大，阻燃效果最好。 1.6 再生PET纖維內(nèi)飾材料阻燃整理正交試驗 在試驗中，阻燃劑質(zhì)量濃度、粘合劑體積濃度、焙烘溫度、壓軋次數(shù)、浸漬時間等都可能影響試驗結(jié)果，但是在大量基礎(chǔ)試驗上發(fā)現(xiàn)，在采用粘合壓軋法阻燃工藝中阻燃劑質(zhì)量濃度、粘合劑體積濃度、焙烘溫度是影響阻燃效果比較明顯的因素，因此在正交設(shè)計中以這三個影響因素作為試驗因子，并通過正交設(shè)計試驗來確定最優(yōu)參數(shù)條件。 （因為共有3個因素，且各因素之間的交互作用不大，不考慮各因素之間的交互作用，所以要選一張t≥3的表，而L9( )是滿足條件t≥3的最小的Ln( )型表，故選用L9( )安排試驗。 將阻燃劑質(zhì)量濃度、粘合劑體積濃度、焙烘溫度三個因素分別設(shè)定為因素A、B、C。根據(jù)各單因素分析結(jié)果來看，阻燃劑質(zhì)量濃度取125g/L、150g/L、175g/L三個水平，粘合劑體積濃度取15%、 20%、 25%三個水平，焙烘溫度取175℃、180℃、185℃三個水平。所得正交設(shè)計和實驗方案表[11]如表6所示： 表6 正交設(shè)計和試驗方案表 水平 A B C 阻燃劑質(zhì)量濃度（g/L） 粘合劑體積濃度（%） 焙烘溫度（℃） 1 125 15 175 2 150 20 180 3 175 25 185 1.7 正交試驗結(jié)果與分析 由極差分析法可以看到：極限氧指數(shù)極差大小順序為1.1＞0.4＞0.06，蔓延時間極差大小順序為13.84＞2.94＞2.5，損毀長度的極差大小順序為1.03＞0.72＞0.1。由正交試驗結(jié)果表可知，從極限氧指數(shù)、蔓延時間和損毀長度的極差比較可知阻燃劑質(zhì)量濃度對于阻燃效果的影響最為顯著，其次是粘合劑體積濃度，焙烘溫度的影響在三者之中最小。 在無交互作用的情形下，對試驗結(jié)果影響顯著的因素應(yīng)該選最好的水平，根據(jù)各均值指標(biāo)確定各因素水平的最佳組合。由于阻燃劑質(zhì)量濃度對阻燃效果的影響最為顯著，從阻燃效果出發(fā)選擇A2；粘合劑的用量對阻燃效果有一定的影響，但過多的粘合劑會使得阻燃效果降低，因此粘合劑的濃度選擇B2；焙烘溫度在一定范圍內(nèi)的變化對阻燃效果的影響顯著程度不如阻燃劑質(zhì)量濃度，焙烘溫度選擇C2可以滿足阻燃效果較好的實現(xiàn)。 從以上分析不難得出最優(yōu)方案為A2B2C2，即阻燃劑的質(zhì)量濃度為150 g/l，粘合劑體積濃度為20%，焙烘溫度為180℃。根據(jù)三個因子L9( )正交試驗最終優(yōu)化出來的工藝參數(shù)進(jìn)行驗證試驗，所得的試驗結(jié)果：蔓延時間為18.5s，損毀長度為1.2cm，極限氧指數(shù)（LOI）為28.5。 試驗號 A B C 極限氧指數(shù) 蔓延時間（s） 損毀長度（cm） 1 1 1 1 26.8 38.5 2.5 2 1 2 2 27.1 36.2 2.3 3 1 3 3 26.9 37.4 2.5 4 2 1 2 27.8 23.9 1.5 5 2 2 3 28.3 19.5 1.2 6 2 3 1 28.0 28.0 1.8 7 3 1 3 26.8 24.5 2.2 8 3 2 1 27.2 22.4 1.9 9 3 3 2 26.9 23.7 2.1 極限氧指數(shù) A B C K1 80.8 81.4 82.0 K2 84.1 82.6 81.8 K3 80.9 81.8 82.0 k1 26.93 27.13 27.33 k2 28.03 27.53 27.27 k3 26.97 27.27 27.33 極差 1.1 0.4 0.06 A B C 蔓延時間 K1 112.1 86.9 88.9 K2 71.4 78.1 83.8 K3 70.6 81.4 81.4 k1 37.37 28.97 29.63 k2 23.80 26.03 27.93 k3 23.53 27.13 27.13 極差 13.84 2.94 2.5 A B C K1 7.3 6.2 6.2 損毀長度 K2 4.5 5.4 5.9 K3 4.2 5.9 5.9 k1 2.43 2.07 2.07 k2 1.50 1.80 1.97 k3 1.4 1.97 1.97 極差 1.03 0.72 0.1 表7 正交試驗結(jié)果表 1.8 實物燃燒圖片對比 圖4 實物燃燒對比圖 （左邊是十溴二苯乙烷協(xié)同三氧化二銻處理的再生PET內(nèi)飾材料，右邊是未經(jīng)阻燃整理的再生PET內(nèi)飾材料） 從圖中可以直觀的觀察到經(jīng)過該方案阻燃后處理后的汽車內(nèi)飾燃燒截面熔融程度大幅減輕,經(jīng)過阻燃處理再生PET材料的阻燃性能有明顯提升。 2 等離子體處理的工藝探討 氧氣低溫等離子體處理滌綸織物期間的氧化、降解作用能增強(qiáng)織物的潤濕性[12]。故本論文采用真空氧低溫等離子體對再生PET汽車內(nèi)飾材料進(jìn)行表面改性,探討經(jīng)過不同低溫等離子體處理條件下織物吸收阻燃劑量的變化。 經(jīng)過大量的基礎(chǔ)試驗和數(shù)據(jù)分析可以得出等離子體處理過程中，處理功率、真空度和處理時間對織物吸收阻燃劑的影響較大。經(jīng)過正交試驗和分析可以得出低溫等離子體處理的最佳工藝是處理功率350w，真空度68pa,處理時間3min,在此最優(yōu)工藝處理后，再經(jīng)十溴二苯乙烷協(xié)同三氧化二銻最優(yōu)工藝下阻燃處理后阻燃指標(biāo)：蔓延時間為18.6s，損毀長度為1.1cm，極限氧指數(shù)（LOI）為29.1。 在試驗過程中發(fā)現(xiàn)經(jīng)等離子體處理后在進(jìn)行阻燃處理雖然比直接進(jìn)行阻燃處理阻燃效果好，但是阻燃效果提高不是很明顯。 3 阻燃機(jī)理的研究 3．1 熱重分析 熱重分析（TG）原理：是指在程序控制溫度下，測量試樣的質(zhì)量隨溫度或時間的關(guān)系。 圖5 未經(jīng)阻燃的和阻燃整理的再生PET纖維材料的TG曲線 圖5是采用熱重分析未阻燃和阻燃處理的再生PET材料TG曲線圖，通過TG曲線圖的分析，我們可以得出兩天曲線初始階段熱重?fù)p失都比較小，隨著溫度的升高，基本上是水分和微小雜質(zhì)損失；未經(jīng)阻燃處理的再生PET從370℃開始熱重?fù)p失急劇增加，隨著溫度繼續(xù)升高到460℃，質(zhì)量損失達(dá)到80%左右，阻燃處理后的再生PET從405℃開始熱重加速損失，到達(dá)460℃質(zhì)量損失為45%左右；終了階段，未經(jīng)阻燃處理的再生PET總質(zhì)量基本上完全損失，剩碳量幾乎為零，經(jīng)過阻燃處理再生PET總質(zhì)量損失為65%左右，有較多的剩碳量。 通過曲線的分析我們可以得出：經(jīng)過阻燃處理的再生PET開始急劇質(zhì)量損失溫度要比未經(jīng)阻燃處理的再生PET推遲了35℃，總質(zhì)量損失減少了30%左右，這說明了阻燃劑有較好的阻燃效果，阻燃劑分解一方面產(chǎn)生了氣膜覆蓋在纖維表面，阻止熱量的傳遞速度，另一方面可能是溴離子與氫氧根離子結(jié)合，阻止連鎖反應(yīng)的進(jìn)行，起到阻燃效果。 3．1 差示掃描量熱分析 差示掃描量熱法（DSC）是在程序控制溫度下，測試輸給物質(zhì)和參比物功率差與溫度的關(guān)系的一種技術(shù)。 圖6是采用差示掃描量熱分析未阻燃和阻燃處理的再生PET材料DSC曲線圖，通過曲線圖的分析，我們可以得出未經(jīng)阻燃處理的再生PET纖維要比阻燃處理后的再生PET纖維峰值要高。未經(jīng)阻燃處理的再生PET纖維熔融溫度為254.65℃，熱流為5.97mW，積分后所得面積代表的吸收的熱量為221.083mJ，晗值為51.39J/g；經(jīng)過阻燃處理的再生PET纖維熔融溫度為250.65℃，熱流為4.122mW，積分后所得面積代表吸收的熱量為118.867mJ，晗變值為22.29J/g。根據(jù)圖形和數(shù)據(jù)分析可得知阻燃劑的加入，使得材料熔融溫度升高，達(dá)到一定的阻燃效果。 圖6 未經(jīng)阻燃的和阻燃整理的再生PET纖維材料的DSC曲線 對最優(yōu)工藝下阻燃整理再生PET纖維材料進(jìn)行熱重分析和差熱分析，通過TG、DSC曲線分析出十溴二苯乙烷協(xié)同三氧化銻阻燃體系阻燃整理再生PET纖維材料阻燃機(jī)理：在氣相及凝聚相同時起到阻燃作用，主要在氣相中發(fā)揮阻燃作用。因為十溴二苯乙烷氣膜覆蓋在高分子材料固相表面，可隔絕空氣和熱，起覆蓋效應(yīng)。更為重要的分解產(chǎn)生的溴化氫氣體，是不燃性氣體，有稀釋效應(yīng)。溴化氫能抑制高分子材料燃燒的連鎖反應(yīng)，起清除自由基的作用。 主要的反應(yīng)式是 Br?Br?+RH→R?+HBrHO?+HBr=H2O+Br? ，高分子材料中加入的含溴阻燃劑，遇火受熱發(fā)生分解反應(yīng)，生成自由基Br?,它又與高分子材料反應(yīng)生成溴化氫，溴化氫與活性很強(qiáng)的OH?自由基反應(yīng)，一方面使得Br再生，一方面使得OH?自由基的濃度減少，使燃燒的連鎖反應(yīng)受到抑制，燃燒速度減慢，直至熄滅。 4 結(jié) 論 1、 經(jīng)十溴二苯乙烷和三氧化二銻協(xié)同阻燃處理的再生PET汽車內(nèi)飾材料阻燃性能明顯提升。 2、 通過實驗得出十溴二苯乙烷協(xié)同三氧化二銻對再生PET汽車內(nèi)飾毯的最佳阻燃工藝條件為：十溴二苯乙烷質(zhì)量濃度為150g/L，三氧化二銻質(zhì)量濃度50g/L，粘合劑體積濃度20%，焙烘溫度為180℃，浴比1:30，分散劑濃度為40g/L，表面活性劑1227質(zhì)量濃度10g/L。經(jīng)過最佳工藝處理的再生PET纖維汽車內(nèi)飾毯的阻燃性能得到了較大的提升。 3、 經(jīng)過等離子體工藝處理阻燃后的再生PET纖維內(nèi)飾材料阻燃性能提高不明顯。 4、 十溴二苯乙烷協(xié)同三氧化二銻處理再生PET纖維的阻燃機(jī)理一方面是產(chǎn)生其氣膜，氣膜有覆蓋作用，另一方面是Br?與HO?結(jié)合，阻止了連鎖反應(yīng)的進(jìn)行。 參考文獻(xiàn)： [1] 劉曉華,杜兆芳,陳玉霞.汽車內(nèi)飾材料阻燃性的研究概況[J].現(xiàn)代紡織技術(shù),2007,3:34-36. [2] LAROSA A D，RECCA A，CARTER J T，et a1．An oxygen index evaluation of flammability on modified epoxy／polyester systems[J]．Polymer，1999，40(14)：4093—409. [3] 譚亦武．再生PET行業(yè)的發(fā)展現(xiàn)狀與展望[J].合成纖維,2007，36(11):5-7． [4] 鄧沁蘭，梁冬.再生PET瓶料生產(chǎn)非織造用短纖維的探討及實踐[J].聚酯工業(yè)2010,23（4）：23-25. [5] 秦峰，黃中權(quán)，周強(qiáng)等．十溴二苯乙烷阻燃劑處理滌綸織物的工藝研究[J]．印染助劑，2008，(3)：23—26. [6] THALLADA B，HALL W J，MITAN N M M，et a1．Con—trolled pyrolysis of polyethylene／polypropylene／polystyrene mixed plastics with high impact polystyrene containing flameretardant：effect of decabromo diphenylethane(DDE) [J]．Polym Degrad Stab，2007，92(2)：211—221. [7] 江海紅，周亨近，張暉．纖維用PET的燃燒及阻燃機(jī)理研究[J].北京化工大學(xué)學(xué)報，1998，25：47—53． [8] 閆貴琳，王利生．阻燃PET的CONE／TGA研究[J]．高分子材料科學(xué)與工程，2000，16：112—114． [9] 左建東，李榮勛，馮邵華，邵世璽，劉華燁.十溴二苯乙烷協(xié)同三氧化二銻阻燃PE研究[J].現(xiàn)代塑料加工應(yīng)用.2004，3；16：32-34. [10] 李榮勛，李超勤，李少香，邵華，孫文強(qiáng)，劉華燁.十溴二苯乙烷協(xié)同三氧化二銻阻燃聚對二甲酸丁二醇酯[J] 塑料工業(yè)2004，5；5；32：5-7. [11] 方開泰，馬長興.正交與均勻試驗設(shè)計.科學(xué)出版社，北京，2001. [12] 劉繼霞.低溫等離子體在紡織加工中的應(yīng)用與發(fā)展[J].江蘇紡織，2009，24:45-51.
作品圖片
作品專業(yè)信息
撰寫目的和基本思路
- 1） 利用再生PET纖維，使資源循環(huán)再利用，保護(hù)生態(tài)環(huán)境；2） 通過研究汽車內(nèi)飾材料的阻燃性能；3）推動紡織行業(yè)產(chǎn)品結(jié)構(gòu)調(diào)整。1）通過市場調(diào)查、文獻(xiàn)檢索，了解汽車內(nèi)飾材料的阻燃性及其市場前景；2）分析再生PET材料的性能；3）對再生PET材料進(jìn)行阻燃改性處理；4）優(yōu)化再生PET纖維阻燃處理的最佳工藝；5）分析再生PET纖維阻燃機(jī)理
科學(xué)性、先進(jìn)性及獨(dú)特之處
- 本作品科學(xué)地采用回收塑料瓶片再生出PET纖維，通過先進(jìn)的紡織加工工藝制成汽車內(nèi)飾材料，該產(chǎn)品可循環(huán)利用，資源節(jié)約；所用的阻燃劑協(xié)同效應(yīng)和低溫等離子體處理工藝獨(dú)特，效果顯著，符合環(huán)保要求；且利用熱重分析和差示掃描量熱分析法科學(xué)合理地探究了其阻燃機(jī)理。
應(yīng)用價值和現(xiàn)實意義
- 實際應(yīng)用價值：1）提高汽車內(nèi)飾材料安全性能，2) 擴(kuò)大再生PET纖維的應(yīng)用范圍。 現(xiàn)實意義：1）本作品利用回收塑料瓶片再生出PET纖維，加工成汽車內(nèi)飾材料，該產(chǎn)品可循環(huán)利用，能節(jié)約資源，減少環(huán)境污染，保護(hù)生態(tài)環(huán)境。2）該產(chǎn)品能較好提高汽車內(nèi)飾材料阻燃性能，為駕乘人員提供安全保障。3）產(chǎn)品加工過程中采用了先進(jìn)的產(chǎn)業(yè)用紡織品的生產(chǎn)技術(shù)，對紡織行業(yè)的結(jié)構(gòu)調(diào)整有較好的促進(jìn)作用。
學(xué)術(shù)論文摘要
- 通過對再生PET材料阻燃性能的研究，探究汽車內(nèi)飾材料阻燃性能改進(jìn)處理的方法，從而得出再生PET纖維汽車內(nèi)飾材料阻燃處理的最佳工藝。為進(jìn)一步探究提高再生PET材料的阻燃效果，對材料進(jìn)行低溫等離子體處理，并尋求低溫等離子處理的最佳工藝。采用熱重分析方法、差示掃描量熱分析方法探尋阻燃劑對再生PET纖維汽車內(nèi)飾材料處理的阻燃機(jī)理。
獲獎情況
- 無
鑒定結(jié)果
- 無
參考文獻(xiàn)
- 1.大學(xué)生科技創(chuàng)新“再生PET纖維材料阻燃性能的研究”合作協(xié)議 2.實物燃燒對比圖片
同類課題研究水平概述
- 國外大約有70％左右的PET回收瓶被制成再生PET纖維，而再生PET纖維應(yīng)用于汽車內(nèi)飾材料的研究不多。其中，日本成功研制泡沫再生PET塑料板并投放市場。這種再生PET材料的制造方法是以再生PET樹脂的耐熱性為基礎(chǔ)，通過發(fā)泡使其具有隔熱性。目前，國外在再生PET阻燃性能的研究可訪問的文獻(xiàn)相對較少。 國內(nèi)PET回收瓶主要用于紡絲，也有將少量的廢瓶片與新料混合造粒吹瓶。而作為汽車內(nèi)飾材料的再生PET纖維的研究與應(yīng)用方面相對較少。目前，國內(nèi)一些研究所已研究了PET／ A1OOH（水和氧化鋁）納米復(fù)合材料的阻燃性能，也對CNTs(碳納米管）／PET納米復(fù)合材料進(jìn)行了初步研究。一些文獻(xiàn)上也闡述了MWNTs（多壁碳納米管）／PET復(fù)合材料阻燃性能的研究，這種納米復(fù)合材料的制備主要是通過雙螺桿擠出機(jī)將已用羧基改性MWNTs（多壁碳納米管）和PET的熔融混合。同時，我校輕紡工程與藝術(shù)學(xué)院對麻纖維的阻燃性能進(jìn)行了改進(jìn)處理，并且在紡織學(xué)報上表了“關(guān)于大麻纖維針刺氈Mg（OH）2整理后的熱性能分析”論文一篇，為我們研究再生PET阻燃性能積累了研究方法和研究經(jīng)驗。我國再生PET材料開發(fā)研究時間較晚，國內(nèi)在再生PET汽車內(nèi)飾材料阻燃性能的研究相對較少且研究深度和廣度與國外研究的水平相比存在一定差距。
![超聲-微波輔助超臨界二氧化碳萃取黃柏?fù)]發(fā)油工藝的研究](/media/pro_project/proimage/2011/7/26/cache/f1907a64-c18f-41cc-88e4-be70434e6d26_120_120.jpg)
