等离子体改性芳纶面料对芳纶涂层面料性能的影响

论文摘要

芳纶纤维作为四大高性能纤维之一,具有优异的耐热性、高强度、阻燃等优点,被广泛用作高性能的结构和功能材料。然而,纤维本身的化学惰性限制了材料的应用,为了充分发挥芳纶纤维的性能,拓展其应用领域,使用绿色环保的等离子体改性法。在不影响芳纶的整体性能的情况下改性纤维表面,使其黏结性、浸润性变好。结合芳纶与树脂优异的特性,以开发出轻薄、柔性的芳纶涂层面料。本文主要以平纹三立格、斜纹三立格、缎纹组织、接结双层组织的芳纶织物为主材料,以不同含量的聚氨酯、有机硅树脂、环氧树脂为树脂基体,使用等离子体改性,结合涂层工艺,制备芳纶纤维增强树脂基的轻薄型涂层面料。测试芳纶涂层面料的防水透湿性、隔热性以及隔音性。通过分析不同树脂用量对性能的影响,力求以最少的树脂量达到最好性能的轻薄柔性涂层面料。首先,织物经等离子体改性后,表面形貌及化学元素有了明显的变化。AFM结果显示改性后的纤维表面粗糙度得到了提高,XPS显示亲水元素N和0的增多,接触角变小,表面能增大,说明等离子改性能够增强织物与树脂的黏合并且改善织物的浸润性。等离子体改性后放置28天内的测试,发现等离子体改性具有时效性,且一周内处理效果最佳。其次,比较改性前后芳纶织物与树脂黏结的情况,通过SEM观察表明,经等离子体改性的纤维与树脂黏结以较均匀致密的方式呈现;力学性能测试结果表明处理后的涂层面料断裂强力优于未经处理的涂层面料。对比改性后同一厚度不同树脂涂层的涂层面料,FTIR结果表明等离子体改性前后芳纶织物的分子键种类一致,说明等离子体改性不会破坏织物内部结构。然而不同的树脂涂层以化学键形式黏结到芳纶织物的表面,使得粘合更牢固;TG的测试结果显示芳纶织物本身存在良好的热稳定性,经聚氨酯及环氧树脂涂层后的织物热稳定性下降。经有机硅涂层的芳纶涂层面料,结合了有机硅与芳纶优异的热学性能,热稳定性最好。最后,通过测试分析,防水透湿方面,通过接触角、耐静水压测试试样的防水性,通过透湿杯法测量试样的透湿性,结果表明防水透湿性能较佳的样品为,第三梯度的接结双层织物/聚氨酯和斜纹三立格/聚氨酯涂层面料。隔热方面,通过测试试样的TPP值研究隔热性能,得出第二梯度的接结双层织物/有机硅树脂、平纹三立格/有机硅树脂涂层面料隔热性能较好。隔声方面,采用隔声测最仪测试材料的隔声系数和传声损失来研究材料的隔热性能,结果表明第三梯度的平纹三立格/环氧树脂涂层面料的隔声量最佳。

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文章来源

类型: 硕士论文

作者: 沈忆文

导师: 张美玲,叶健青

关键词: 芳纶,等离子体处理,涂层工艺,防水透湿性,隔热性能,隔音性能

来源: 天津工业大学

年度: 2019

分类: 基础科学,工程科技Ⅰ辑

专业: 物理学,轻工业手工业

单位: 天津工业大学

分类号: TS195.5;O53

总页数: 84

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