【摘要】：芳綸Ⅲ纖維是一種新型雜環(huán)高性能纖維,具有高強(qiáng)度、高模量、耐高溫等特性,主要應(yīng)用于軍工、航空、航天、個(gè)人防護(hù)等領(lǐng)域。但芳綸Ⅲ纖維呈明顯的皮芯結(jié)構(gòu),表面高度結(jié)晶,骨架結(jié)構(gòu)苯環(huán)存在強(qiáng)位阻效應(yīng),分子間橫向作用力較弱,受力作用時(shí)纖維整體力學(xué)性能下降;表面呈化學(xué)惰性,與樹脂之間浸潤(rùn)性差,不易上漿。除此之外,未經(jīng)改性處理的芳綸Ⅲ的無捻法測(cè)試的強(qiáng)度為23 cN/dtex,無法達(dá)到作為制備防彈UD布原材料的要求;且未經(jīng)處理的芳綸織物也不能達(dá)到制備防刺裝備的參數(shù)要求。因此,研發(fā)出既能提高芳綸Ⅲ纖維強(qiáng)度,又能提高織物防刺性能的漿料具有很大的意義。針對(duì)上述問題,本課題提出用水性樹脂漿料涂層改性的方法對(duì)芳綸Ⅲ纖維表面進(jìn)行處理,改善樹脂在纖維表面的潤(rùn)濕,增強(qiáng)纖維集束性,進(jìn)而提高纖維拉伸斷裂強(qiáng)力和織物防刺性能。首先以提高芳綸Ⅲ纖維拉伸斷裂強(qiáng)力為目標(biāo),優(yōu)選出合適的漿料單體,并加入乳化劑、水溶性聚合物類助劑來制備復(fù)配漿料。通過對(duì)漿液的穩(wěn)定性、粒徑、表面張力、接觸角以及纖維的斷裂強(qiáng)度等的測(cè)試分析,優(yōu)選出最佳的芳綸Ⅲ纖維增強(qiáng)漿料。并利用熱重分析儀和紅外光譜圖對(duì)優(yōu)選的最佳漿料的熱穩(wěn)定性和結(jié)構(gòu)性能進(jìn)行分析。其次,選用優(yōu)選的漿料對(duì)芳綸Ⅲ纖維表面進(jìn)行涂層改性,并研究不同上漿率對(duì)芳綸Ⅲ纖維的拉伸斷裂強(qiáng)度的影響。通過掃描電鏡(SEM)、傅立葉紅外光譜儀(IR)、X射線光電子能譜(XPS)等手段表征了芳綸Ⅲ纖維上漿前后的變化。結(jié)果表明,經(jīng)過漿料上漿處理后,芳綸Ⅲ表面形貌發(fā)生了變化;經(jīng)漿料處理后纖維強(qiáng)力明顯提高,當(dāng)上漿率為3%時(shí),纖維平均拉伸斷裂強(qiáng)度提高到28.25 cN/dtex,與原絲相比提高14.16%。最后,選用優(yōu)選的漿料對(duì)芳綸平紋織物進(jìn)行改性處理,通過掃描電鏡和萬能強(qiáng)力機(jī)對(duì)處理后織物表面形貌和拉伸、防刺性能等進(jìn)行測(cè)試,并進(jìn)一步研究了改性芳綸織物對(duì)頂破強(qiáng)力和對(duì)不同刀具的穿刺強(qiáng)力。結(jié)果表明,漿料層能起到抗沖擊、緩沖作用,與未處理織物相比,當(dāng)上漿量為10 wt%時(shí),織物的平均拉伸斷裂強(qiáng)力提高127%,刀刺平均靜態(tài)穿刺力提高104%,錐刺穿刺強(qiáng)力提高到了原來的4.1倍,平均頂破強(qiáng)力提高到了原來的13倍。
【圖文】：

鏈方向原子以共價(jià)鍵結(jié)合形成表皮，垂直于軸向的鏈段上酰胺基的羰基（－ＣＯ－）與逡逑相鄰基團(tuán)上的Ｈ原子結(jié)合成氫鍵作為纖維芯部，使得纖維表皮部分高度結(jié)晶，逡逑芯部結(jié)晶度相對(duì)較小，使纖維具有典型的“皮－芯”結(jié)構(gòu)（如圖１－１）［１３］。逡逑兩者不同之處在于芳綸ＩＩＩ纖維鏈上引入了苯并咪唑的雜環(huán)結(jié)構(gòu)，在一定程逡逑度上降低了纖維結(jié)構(gòu)的對(duì)稱性和整規(guī)性，結(jié)晶度降低，而分子鏈呈伸直鏈的構(gòu)象，逡逑使其拉伸強(qiáng)度和拉伸模量等力學(xué)性能比ＰＰＴＡ高［１４］。同時(shí)在主鏈上引入了邋Ｎ、０逡逑等元素，增強(qiáng)了分子之間相互作用力；雜環(huán)結(jié)構(gòu)的引入使得纖維無定形區(qū)Ｎ含逡逑量相對(duì)要高，易于與樹脂間形成氧鍵結(jié)合，有助于提高纖維復(fù)合材料性能［１５］。逡逑表—ｒ邐／邋［邋／邋ｉ逡逑Ｉ邋！逡逑圖１－１芳綸ＩＩＩ纖維皮芯結(jié)構(gòu)圖［１３］逡逑Ｆｉｇ．邋１－１邋Ａｒａｍｉｄ邋ＩＩＩ邋ｆｉｂｅｒ邋ｓｈｅａｔｈ邋ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ逡逑３逡逑

苯并咪唑），，并在ＮＭＰ／ＬｉＣｌ等強(qiáng)極性溶劑的條件下部分代替對(duì)苯二胺（ＰＰＤＡ）與逡逑對(duì)苯二酰二氯（ＴＰＣ）得到的［１２】。芳綸ＩＩＩ纖維的制成主要采用濕法紡絲工藝，其制逡逑備工藝如圖１－２示。纖維樹脂原液在經(jīng)由紡絲、熱處理兩步成型工藝后，取向度逡逑和規(guī)整度提高，使得結(jié)構(gòu)結(jié)晶度增大（結(jié)晶度＞６３％），纖維的強(qiáng)度和模量增強(qiáng)［１６】。逡逑因此
【學(xué)位授予單位】：天津工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號(hào)】：TQ342.72

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本文編號(hào)：2688685