化学纤维的抗氧化性能研究进展-摘自化学纤维的抗氧化性能研究进展

2024-05-07 141

在各种化学纤维中,聚氨酯纤维以其优异的高回弹性性能,被广泛地应用于各种形态的纱,由裸纱、包缠纱、合捻 纱、包芯纶等织成的面料尤为广大消费者所喜爱。弹性面料以其在观赏性、舒适性及功能性方面的优异特点而风靡全球。随着人们生活水平的不断提高,消费者对穿着服饰的要求越来越苛刻,因而对织物纤维的质量及功能性的要求也越来越高。

众所周知,对一般化学纤维来讲,在正常使用环境下能维持自身的优异性能,但在环境改变时,大多的化纤其固有的性能就会发生变化。大部分织物纤维长时间暴露在空气或环境中,会出现降解、老化现象,其结构也可能发生化学变化,从 而使物理力学性能变化,失去了它的应用价值。究其原因,主要由内因外因所影响。内因是聚合物自身的结构,少量杂志的影响;而外因主要是环境中的氧、光、热等等。

抗氧化性能是高分子材料的重点研究课题之一,为了让聚合物能保持其使用时的性能,科研人员通过大量的试验及研究来提高其抗氧化性能。

抗氧剂是一类化学物质,当其在聚合物体系中少量存在时,就可起到延缓抑制聚合物氧化过程进行的作用,从而阻止聚合物的老化并延长其使用寿命。一类是主抗氧剂,阻止链的传递,如氢供体、自由基捕获剂、电子给予体等; 另一个类则是辅助抗氧剂,防止游离基的产生,如变价金属离子钝化剂,过氧化氢分解剂。

目前,聚氨酯弹性纤维生产工艺最主要是干法纺丝生产方法是将MDI和PTMG 预聚,以二元胺扩链,最后封端,以上 反应都在DMAC溶剂中进行,反应结束后,聚合原液经高温纺丝甬道抽丝,经加捻,上油,成为氨纶产品。氨纶丝本身的耐 热、耐紫外都不是很好,所以要在生产中额外添加耐氧化助剂,以达到抗氧化的目的。

因干法工艺加工温度较高,要求抗氧剂具有很好的耐高温挥发,耐溶剂抽提的性能。

一、常见抗氧化剂分类及其作用机理

※抗氧剂可按作用不同分为3类:

即主抗氧剂、辅助抗氧剂、碳自由基捕捉剂; 

※按抗氧剂的化学结构分,可分为4类:

胺类、 酚类、含硫、含磷化合物等。

二、抗氧剂在高分子材料中的应用

从高分子材料的合成、存放到最后成品的使用中均存在着被氧化的问题。目前最有效的方法就是在生产工艺中通过加入不同种类的抗氧剂防止高分子材料被氧化。一般来 讲,高分子材料中加入的抗氧剂量一般在 0.1%~5%。

刘慧杰等在研究使用绿色、无污染的α- 维生素E辅助抗氧剂,加入至聚丙烯中,可与亚磷酸酯、硫脂产生协同作用,具有优良的抗氧化性。

李志强等介绍了采用不同种类抗氧剂来提高聚丙烯薄膜的使用寿命的方法。张卫等在《耐老化ABS/PVC复合材料》中通过添加紫外线吸收剂UV-9,UV-327,抗氧剂1010 ,得到了一种力学性能优良且耐老化性能良好的ABS/PVC共混塑料。

三、抗氧剂在化学纤维中的应用

学纤维属于高分子材料的一种,但又别与一般高分子材料(成型方面) ,因而对抗氧化剂的选择有一定的要求。纤维的不同特性决定着使用不同的抗氧化剂,目的是在不同化纤生产工艺中能稳定存在、效果优异

聚酯纤维(PETP)又名涤纶,由于原料来源广泛、产品性 能优异、用途广泛、发展迅速,产量已居化学纤维的首位。它具有优异的化学稳定性,一般不会与弱酸、弱碱、氧化剂发生作用。杨世杰将经表面处理的纳米抗紫外粉体,分散于EG溶液中,缩聚反应,最后造粒纺丝,从而制出具有抗紫外氧化功能的涤纶纤维

聚酰胺纤维又名锦纶,有锦纶-66,锦纶-6等不同品种。锦纶的最大特点是强度高、耐磨性好,居所有纤维之首。然而锦纶 的耐热、耐光性都不够好,在高温环境下使用,其力学性能严重消失,有些场合已无法使用,这是因为合成纤维都有热氧化降解 的特点,这是他们的分子结构所致。研究表明,普通锦纶66在120℃下24h,其强力只剩余15%,伸长剩余10%;在240℃下3min,强力伸长几乎全部消失。杜选等研制开发了一种锦纶66耐热纤维,采用的复合抗氧剂 (主要成分是醋酸铜、碘化钾和硬 脂酸稀土) 技术,使产品性能优越,达到国际先进水平。

综上所述,一般高分子材料对抗氧剂的性能要求:

(1)与高分子材料有良好的相容性;

(2)考虑高分子材料的加工、贮存、使用环境,对光、热、水、氧的稳定性好;

(3)有足够的热稳定性和足够高的沸点,本身难于被氧化,且高温下不易发挥;

(4)环保无毒,无污染。

四、优异抗氧化性能纤维的发展趋势

中国已成为世界最大的化学纤维市场,对我国抗氧剂工业机遇与挑战并存。如何保证纤维在生产、保存、使用过程保持稳定的性能,是重中之重。近年来,抗氧剂得到迅速的发展,然而由于国家对企业在环保、安全的日益严格,在满足聚合物加工和使用要求的同时,开发绿色、高效、无毒的抗氧剂是时代发展的必然选择。

摘自:广州化工 2015年7月第43卷第14期

化学纤维的抗氧化性能研究进展 


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