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基本信息

項(xiàng)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(jiǎn)介：
通過對(duì)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(duì)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(duì)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(shí)驗(yàn)材料和試劑..........................................1 1.2 主要實(shí)驗(yàn)設(shè)備及儀器 .....................................2 1.3 阻燃性能測(cè)試的方法及指標(biāo) ...............................2 1.3.1 水平燃燒測(cè)試法......................................2 1.3.2 極限氧指數(shù)儀測(cè)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(shí)驗(yàn)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(duì)阻燃效果的影響......................4 1.5.2 粘合劑體積濃度對(duì)阻燃效果的影響......................5 1.5.3 焙烘溫度對(duì)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(shí)驗(yàn)..................6 1.7 正交實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析 .....................................7 1.8 實(shí)物燃燒圖片對(duì)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(duì)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(duì)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(guó)汽車行業(yè)的快速發(fā)展，人們對(duì)汽車安全性能要求越來(lái)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(guó)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(bào)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(duì)阻燃效果的影響[5]，對(duì)再生PET纖維汽車內(nèi)飾材料阻燃性能和機(jī)理的研究報(bào)道也相對(duì)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(duì)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(yàn)中先對(duì)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(duì)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(yàn)材料和試劑 材料試驗(yàn)規(guī)格：極限氧指數(shù)試驗(yàn)：試樣尺寸為100×6.5mm； 水平燃燒法試驗(yàn)：試樣尺寸為100×100mm； 等離子體處理試驗(yàn)：試樣尺寸為100×100mm； 熱重分析法實(shí)驗(yàn)： 進(jìn)樣量約為10mg； 差示掃描量熱法實(shí)驗(yàn)：進(jìn)樣量為4g。 材料和試劑如表1所示： 表1主要試驗(yàn)材料和試劑 材料試劑 規(guī)格級(jí)別 生產(chǎn)廠家 再生PET內(nèi)飾毯 厚度5mm,克重?cái)?shù)738g/m2 安徽南澳地毯有限公司 十溴二苯乙烷 工業(yè)級(jí) 鄭州興達(dá)化工有限公司 三氧化二銻 工業(yè)級(jí) 鄭州興達(dá)化工有限公司 交聯(lián)劑 TAC 工業(yè)級(jí) 鄭州興達(dá)化工有限公司 偶聯(lián)劑 KH550 工業(yè)級(jí) 鄭州興達(dá)化工有限公司 分散劑 NNO 納米級(jí) 鄭州興達(dá)化工有限公司 表面活性劑 1227 工業(yè)級(jí) 鄭州興達(dá)化工有限公司 1.2 主要試驗(yàn)設(shè)備及儀器 實(shí)驗(yàn)設(shè)備及儀器如表2所示： 表2 主要實(shí)驗(yàn)設(shè)備及儀器 儀器/設(shè)備 型號(hào) 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(wàn)用電爐 無(wú) 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(guó)NETZSCH儀器制造有限公司 差示掃描量熱儀 DiamondDSC 德國(guó)NETZSCH儀器制造有限公司 1.3 阻燃性能的測(cè)試方法及指標(biāo) 1.3.1 水平燃燒測(cè)試法 原理：將長(zhǎng)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(yàn)火焰中，通過測(cè)量指標(biāo)蔓延時(shí)間、損毀長(zhǎng)度，評(píng)價(jià)試樣的燃燒行為。測(cè)試指標(biāo)：蔓延時(shí)間、損毀長(zhǎng)度。 1.3.2 極限氧指數(shù)儀測(cè)試法 原理：極限氧指數(shù)測(cè)定儀是用來(lái)測(cè)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(lái)表示，三次試驗(yàn)結(jié)果的平均值即為材料的氧指數(shù)。 其氧指數(shù)（LOI）的計(jì)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(cè)量試樣的質(zhì)量隨溫度或時(shí)間的關(guān)系的技術(shù)。即在程序控制溫度下借助熱天平測(cè)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(shí)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(shí)，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(cè)量原理是在給被測(cè)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(shí)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(cè)物在物理特性改變過程中吸收或者放出的能量，從而來(lái)研究物質(zhì)的熱特性。本論文TG曲線在德國(guó)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(cè)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(cè)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(shí)，通過差熱放大電路和差動(dòng)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(shí)，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(shí)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(shí)發(fā)生的熱量變化，由于及時(shí)輸入電功率而得到補(bǔ)償，所以實(shí)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(shí)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(shí)驗(yàn)采用DiamondDSC儀器測(cè)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(yàn)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(gè)因素對(duì)阻燃效果的影響程度，確定各個(gè)因素較好的實(shí)驗(yàn)取值范圍，通過前期大量的基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)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(yàn)選取該三個(gè)因素作為試驗(yàn)因子。 1.5.1 阻燃劑質(zhì)量濃度對(duì)阻燃效果的影響 本組實(shí)驗(yàn)采用阻燃劑質(zhì)量濃度試驗(yàn)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(shí)間為5s，樣品的蔓延時(shí)間、損毀長(zhǎng)度和極限氧指數(shù)如表3 表3 阻燃劑質(zhì)量濃度對(duì)阻燃效果的影響 阻燃劑質(zhì)量濃度 蔓延時(shí)間（s） 損毀長(zhǎng)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(shí)物燃燒對(duì)比圖 通過表3及實(shí)物圖1分析得知在阻燃劑濃度為150g/L時(shí)，蔓延時(shí)間和損毀長(zhǎng)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(duì)阻燃效果的影響 本組實(shí)驗(yàn)采用粘合劑體積濃度試驗(yàn)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(shí)間為10s時(shí)，樣品的蔓延時(shí)間、損毀長(zhǎng)度和極限氧指數(shù)如表4 表4 粘合劑體積濃度對(duì)阻燃效果的影響 粘合劑體積濃度 蔓延時(shí)間（s） 損毀長(zhǎng)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(shí)物燃燒對(duì)比圖 通過表4及實(shí)物圖2可分析得出粘合劑體積濃度在20%時(shí)，蔓延時(shí)間和損毀長(zhǎng)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(duì)阻燃效果的影響 本組實(shí)驗(yàn)采用粘合劑體積濃度試驗(yàn)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(shí)間為10s時(shí)，樣品的蔓延時(shí)間、損毀長(zhǎng)度和極限氧指數(shù)如表5，實(shí)物圖3所示： 表 5 焙烘溫度對(duì)阻燃效果的影響 焙烘溫度 蔓延時(shí)間（s） 損毀長(zhǎng)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(shí)物燃燒對(duì)比圖 通過表5及實(shí)物圖3分析得知：焙烘溫度在180℃時(shí)，蔓延時(shí)間和損毀長(zhǎng)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(yàn) 在試驗(yàn)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(shí)間等都可能影響試驗(yàn)結(jié)果，但是在大量基礎(chǔ)試驗(yàn)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(jì)中以這三個(gè)影響因素作為試驗(yàn)因子，并通過正交設(shè)計(jì)試驗(yàn)來(lái)確定最優(yōu)參數(shù)條件。 （因?yàn)楣灿?個(gè)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(yàn)。 將阻燃劑質(zhì)量濃度、粘合劑體積濃度、焙烘溫度三個(gè)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(lái)看，阻燃劑質(zhì)量濃度取125g/L、150g/L、175g/L三個(gè)水平，粘合劑體積濃度取15%、 20%、 25%三個(gè)水平，焙烘溫度取175℃、180℃、185℃三個(gè)水平。所得正交設(shè)計(jì)和實(shí)驗(yàn)方案表[11]如表6所示： 表6 正交設(shè)計(jì)和試驗(yàn)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(yàn)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?yàn)?.1＞0.4＞0.06，蔓延時(shí)間極差大小順序?yàn)?3.84＞2.94＞2.5，損毀長(zhǎng)度的極差大小順序?yàn)?.03＞0.72＞0.1。由正交試驗(yàn)結(jié)果表可知，從極限氧指數(shù)、蔓延時(shí)間和損毀長(zhǎng)度的極差比較可知阻燃劑質(zhì)量濃度對(duì)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(wú)交互作用的情形下，對(duì)試驗(yàn)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(duì)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(duì)阻燃效果有一定的影響，但過多的粘合劑會(huì)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(duì)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(shí)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(gè)因子L9( )正交試驗(yàn)最終優(yōu)化出來(lái)的工藝參數(shù)進(jìn)行驗(yàn)證試驗(yàn)，所得的試驗(yàn)結(jié)果：蔓延時(shí)間為18.5s，損毀長(zhǎng)度為1.2cm，極限氧指數(shù)（LOI）為28.5。 試驗(yàn)號(hào) A B C 極限氧指數(shù) 蔓延時(shí)間（s） 損毀長(zhǎng)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(shí)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(zhǎng)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(yàn)結(jié)果表 1.8 實(shí)物燃燒圖片對(duì)比 圖4 實(shí)物燃燒對(duì)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(rùn)濕性[12]。故本論文采用真空氧低溫等離子體對(duì)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?xiàng)l件下織物吸收阻燃劑量的變化。 經(jīng)過大量的基礎(chǔ)試驗(yàn)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(shí)間對(duì)織物吸收阻燃劑的影響較大。經(jīng)過正交試驗(yàn)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(shí)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(shí)間為18.6s，損毀長(zhǎng)度為1.1cm，極限氧指數(shù)（LOI）為29.1。 在試驗(yàn)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(cè)量試樣的質(zhì)量隨溫度或時(shí)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(cè)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(duì)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(shí)起到阻燃作用，主要在氣相中發(fā)揮阻燃作用。因?yàn)槭宥揭彝闅饽じ采w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(shí)驗(yàn)得出十溴二苯乙烷協(xié)同三氧化二銻對(duì)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. 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作品圖片

  • 再生PET纖維汽車內(nèi)飾材料阻燃性能的研究

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(dòng)紡織行業(yè)產(chǎn)品結(jié)構(gòu)調(diào)整。1）通過市場(chǎng)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(chǎng)前景；2）分析再生PET材料的性能；3）對(duì)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(jià)值和現(xiàn)實(shí)意義

實(shí)際應(yīng)用價(jià)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(shí)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(duì)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(duì)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(duì)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(duì)再生PET纖維汽車內(nèi)飾材料處理的阻燃機(jī)理。

獲獎(jiǎng)情況

無(wú)

鑒定結(jié)果

無(wú)

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(shí)物燃燒對(duì)比圖片

同類課題研究水平概述

國(guó)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(chǎng)。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(guó)外在再生PET阻燃性能的研究可訪問的文獻(xiàn)相對(duì)較少。 國(guó)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(duì)較少。目前，國(guó)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(duì)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(shí)，我校輕紡工程與藝術(shù)學(xué)院對(duì)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(bào)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(yàn)。我國(guó)再生PET材料開發(fā)研究時(shí)間較晚，國(guó)內(nèi)在再生PET汽車內(nèi)飾材料阻燃性能的研究相對(duì)較少且研究深度和廣度與國(guó)外研究的水平相比存在一定差距。
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