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绿色与环保是当前世界工业发展的趋势,随着人们环保和健康意识的日益强化,国内外科研工作者不断地推出新型绿色阻燃剂,如氢氧化铝和氢氧化镁,由于它们具有无卤、无毒、不挥发等许多优点,它们成为使用量最大的两种无机阻燃剂,同时还具有良好的抑烟、消烟性能,在阻燃以及协同阻燃等诸多方面也很受重视。一般情况下,无机阻燃剂大部分是填料型的,聚合物阻燃性会随加入量的增加而迅速增加,但其在高分子材料中相容性差、添加量大、难于分散,高加入量必将影响基材的加工性能和力学机械性能,材料的兼容性也会大大地降低。所以,本课题拟将氢氧化铝溶胶包覆在芳砜纶纤维上,制备无机阻燃剂与高分子有机耐高温纤维复合的新型特殊纺织材料。
本文采用溶胶-凝胶技术和原位生长方法,在不加任何添加剂或者催化剂的条件下,先用质量分数为7.5%(参考本课题组之前的研究选择此浓度)的氢氧化钠对芳砜纶纤维进行改性,从而使纤维含有羧酸根离子进而带负电荷,然后控制氯化铝和氨水溶液的反应条件为酸性,得到带正电荷的氢氧化铝溶胶,通过静电力、氢键、范德华力实现对芳砜纶纤维的紧密包覆,制得氢氧化铝/芳砜纶(ATH/PSA)复合材料,利用氢氧化铝的高温吸热分解,提高无机阻燃剂/有机纤维复合体系的阻燃防火耐高温性能。并通过电感藕合等离子体发射光谱仪(ICP)、扫描电子显微镜(SEM)、垂直燃烧实验、导热系数仪、热重分析(TGA)和断裂强力等测试手段,探讨了不同溶液浓度和生长时间对氢氧化铝/芳砜纶(ATH/PSA)复合材料的元素含量、表面形态特征、防火性能、阻燃隔热性能和物理机械性能的影响,确定了较为理想的生长条件。
当生长时间为10天,氯化铝溶液与氨水溶液的物质的量比为4∶5时,氢氧化铝/芳砜纶(ATH/PSA)复合材料表面的氢氧化铝溶胶分布均匀紧密,铝元素含量最高,导热系数最低,阻燃隔热效果最好,垂直燃烧实验的损毁长度只有芳砜纶原织物的30.61%。
另外本文还采用二次生长方法在改性芳砜纶织物上生长片状氢氧化镁晶体,得到氢氧化镁/芳砜纶(MH/PSA)复合材料,再在其上成功地原位生长一层氢氧化铝溶胶,得到氢氧化铝/氢氧化镁/芳砜纶(ATH/MH/PSA)复合材料,采用电感藕合等离子体发射光谱仪(ICP)、扫描电子显微镜(SEM)、垂直燃烧实验、热重分析(TGA)和紫外可见近红外分光光度仪测试氢氧化铝/氢氧化镁/芳砜纶复合材料的各项性能,确定了氢氧化镁和氢氧化铝复合无机阻燃剂在织物上应用的可行性。