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高吸水性聚乙烯醇（PVA）纤维的研制及其性能研究

作　者: 李国星
导　师: 殷保璞
学　校: 东华大学
专　业: 纺织工程
关键词: 聚乙烯醇(PVA)纤维化学交联网络化高吸水纤维吸水性能保水性能
分类号: TQ342.4
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要

高吸水纤维是在高吸水树脂的基础上发展起来的一种功能性纤维。高吸水纤维吸水能力和保水能力强,吸水后仍具有较好的强度,能保持纤维吸水后的完整性,并且易于加工,因此高吸水纤维应用前景广阔。目前只有少数几个发达国家能够生产高吸水纤维,在国内高吸水纤维的研究正处于初级阶段。本课题以低温水溶性PVA纤维为原料,马来酸酐为交联剂,使PVA纤维在经过化学交联反应后形成网络化结构来制备高吸水PVA纤维,测定其各种性能。主要内容如下:研究了化学交联反应的条件即交联温度、交联时间和马来酸酐的用量对高吸水PVA纤维吸水倍率的影响。研究结果表明,随着马来酸酐用量的增加,吸水倍率先增大后减小;交联温度和交联时间对吸水倍率的影响也是如此。在马来酸酐用量为5∶100～25∶100,交联温度为75℃～95℃,交联时间为1～5小时的条件下,可以得到交联密度适当的高吸水PVA纤维,当交联时间为3h,交联温度为85℃,马来酸酐用量为20∶100时,得到的纤维吸水倍率较好,可达135倍。研究了碱处理条件对于高吸水PVA纤维吸水速率的影响。测试结果显示,碱处理可以有效提高高吸水PVA纤维的吸水速率。碱处理条件为:NaOH的浓度为3%,碱处理时间为4min时,得到的高吸水PVA纤维吸水速率很快,达到饱和吸水量的一半只需4～6s,大大高于高吸水树脂的吸水速率。研究了高吸水PVA纤维的保水能力。测试结果明,高吸水PVA纤维在加压条件下的保水性良好,在受自重1000倍的压力下保水率仍然可达到60%以上,符合高吸水纤维高保水性的要求。用红外光谱分析方法和扫描电镜(SEM)对高吸水PVA纤维的分子结构和表面形态结构进行表征。红外光谱图显示出经过化学交联后的PVA大分子结构发生了变化,马来酸酐接枝到PVA大分子上,对PVA大分子之间交联网络的形成起到了“桥梁”的作用。高吸水PVA纤维纵向表面的SEM照片显示出纤维表面存在大量的沟槽和缝隙,有利于吸水速率和吸水倍率的提高。研究了高吸水PVA纤维的力学性能。测试结果显示高吸水PVA纤维的强度满足非织造加工工艺的要求,适合加工吸水性非织造材料。总之,采用化学交联的方法将低温水溶性PVA纤维制成高吸水性PVA纤维,符合高吸水纤维的性能要求,适用于非织造加工工艺,可以进行进一步的非织造加工工艺的研究。

全文目录

摘要  5-7
ABSTRACT  7-10
第一章前言  10-18
  1.1 概述  10-11
  1.2 高吸水纤维的分类  11
  1.3 高吸水纤维国内外的发展与研究现状  11-12
  1.4 高吸水纤维的制备  12-14
  1.5 高吸水纤维的在纺织品上的应用  14-16
  1.6 本课题的研究意义与创新点  16-17
  1.7 本课题的研究内容  17-18
第二章高吸水纤维的吸水机理  18-22
  2.1 高分子凝胶理论  18-19
  2.2 高吸水纤维与水的作用  19
  2.3 高吸水纤维的离子网络  19-20
  2.4 高吸水纤维在水中的溶胀过程  20
  2.5 高吸水纤维的吸水性和保水性  20-21
  2.6 水在高吸水聚合材料中的迁移历程  21
  2.7 高吸水聚合物材料的交联网络结构  21-22
第三章 PVA纤维交联网络化的机理  22-26
  3.1 反应原料的选用  22-24
  3.2 交联反应的机理  24-26
第四章 PVA纤维交联网络化实验的可行性研究  26-34
  4.1 实验部分  26-27
  4.2 实验条件的范围选择  27-29
  4.3 可行性实验的结果与讨论  29-33
  4.4 本章小结  33-34
第五章高吸水性PVA纤维制备工艺研究  34-50
  5.1 实验部分  34-36
  5.2 结果与讨论  36-48
  5.3 本章小结  48-50
第六章结论  50-52
  6.1 结论  50
  6.2 本课题有待进一步研究解决的问题  50-52
参考文献  52-55
附录  55-60
攻读学位期间发表的学术论文和专利目录  60-61
致谢  61

高吸水性聚乙烯醇（PVA）纤维的研制及其性能研究

内容摘要

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