聚丙烯腈预氧化纤维是一种新型阻燃纤维,这种纤维不仅具有优良的阻燃、耐热性能,而且纤维的耐化学试剂性能也优于一般的合成纤维,主要用于防护服装、阻燃装饰材料、过滤材料及密封材料等。本文研究了聚丙烯腈预氧化纤维在不同浓度、温度、时间等条件下,纤维力学性能的变化,对预氧化纤维的应用与开发具有一定的指导作用。
1 实验部分
1.1 实验材料
试样分别采用进口(日本东丽公司产)和国产(吉化产)的聚丙烯腈预氧化纤维,其断裂伸长率分别为7 97%、9.29%,断裂强度分别为3.11、3.66ｃＮ ｄｔｅｘ,极限氧指数分别为48%、42%。化学试剂分别采用硫酸、冰醋酸、氢氧化钠及丙酮。
1.2 实验仪器
国产ＨＨ 4数显恒温水浴锅,国产ＹＧ(Ｂ)003Ａ电子单纤维强力试验仪。
1.3 实验方案
实验采用三因素三水平正交试验法,选用Ｌ9(34)正交试验表。硫酸、冰醋酸、氢氧化钠和丙酮实验的水平因子如表1所示。
2 实验及结果
2.1 耐丙酮实验
将丙酮按要求配成一定浓度的溶液,然后将试样放入溶液中,保持规定的温度,试样浸渍一定时间后取出,然后用水将试样冲洗至中性,烘干后在纤维强力机上进行测试,得到预氧化纤维的强力和伸长率等力学性能指标,与未经处理的纤维进行比较,得到断裂伸长保持率与断裂强度保持率,如表2所示。
表3为极差分析表,其中,Ｐ1、Ｐ2、Ｐ3为各因子对应于水平1、2、3的各项值的平均值。
从表3看出,进口预氧化纤维经丙酮处理后,断裂伸长率普遍有较大的提高,断裂强度也有一定程度的增加,而国产预氧化纤维的断裂伸长率有所降低,断裂强度变化不大,几个工艺条件中,溶剂的温度与浓度影响较大。这是因为进口的预氧化纤维氧化程度较低,溶剂在一定的条件下,更易渗入纤维内部,对分子结构产生一定的影响。
2.2 耐硫酸、冰醋酸实验
将预氧化纤维做耐硫酸、冰醋酸实验,得到断裂伸长保持率与断裂强度保持率,如表4所示。表5为极差分析表。
由表5可知,国产丝经冰醋酸处理后,断裂伸长率稍有下降;而进口丝经冰醋酸处理后,纤维的断裂伸长有较大的提高。国产丝经硫酸处理后,纤维强度变化较大,而经冰醋酸处理后,纤维的强度有一定的增强。
2.3 耐氢氧化钠实验
按照耐丙酮实验方法,做预氧化纤维耐氢氧化钠溶液实验,得到其断裂伸长保持率与断裂强度保持率,如表6所示。
由表6可知,进口丝的增重明显大于国产丝,这也是因为进口丝的预氧化程度低,碱溶液容易渗透形成的,同时,增重大的纤维,纤维断裂伸长率及断裂强度的损失也大。
3 结 论
1)聚丙烯腈预氧化纤维不耐碱,但耐酸和有机溶剂,因此不宜用作碱溶液的防护或密封材料。
2)不同产地、不同预氧化程度的纤维,对酸、碱等化学试剂的影响不一样,当用作较高浓度硫酸的防护材料时,应注意材料性能的变化。
3)不同氧化程度的预氧化纤维,经酸、碱等化学试剂作用后,断裂伸长率、断裂强度的变化差异较大,特别是断裂伸长率有较大的提高,这对纤维的进一步开发有重要的意义,值得深入研究。
|
