Luận án tiến sĩ nghiên cứu ứng dụng môi trường plasma trong xử lý hạn chế cháy c

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI Nguyễn Thị Hường NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG MÔI TRƯỜNG PLASMA TRONG XỬ LÝ HẠN CHẾ CHÁY CHO VẢI BÔNG LUẬN ÁN TIẾN SĨ CÔNG NGHỆ DỆT MAY Hà Nội – 2021 ii iii Trước hết, tác giả xin gửi lời cảm ơn sâu sắc tới PGS. Vũ Thị Hồng Khanh người đã hướng dẫn, động viên và luôn tận tâm truyền đạt cho tác giả những kiến thức và kinh nghiệm quý giá trong suốt quá trình học tập, nghiên cứu để tác giả hoàn thành luận án này. Thứ hai, tác giả xin trân trọng cảm ơn các Thầy Cô giáo thuộc Bộ môn Vật liệu và Công nghệ Hóa dệt, Viện Dệt may - Da giầy và Thời trang, Phòng đào tạo - Bộ phận đào tạo sau Đại học Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội đã tiếp nhận tác giả làm Nghiên cứu sinh và tạo điều kiện thuận lợi cho tác giả trong suốt thời gian học tập tại đây. Tiếp đến tác giả xin cảm ơn lãnh đạo Trường Đại học Công nghiệp Dệt may Hà Nội (nơi tác giả công tác) đã tạo điều kiện thuận lợi trong suốt quá trình học tập.

Tác giả cũng xin gửi lời cảm ơn chân thành tới Phòng thí nghiệm Hóa dệt, Trung tâm thí nghiệm Vật liệu Dệt may Da giầy, Viện vật lý kỹ thuật, đặc biệt nhóm nghiên cứu của PGS. Đặng Đức Vượng và Th.S Lê Cao Cường, Công ty CP thiết bị Ozone Bkidt, Trung tâm công nghệ Polyme – Compozit và Giấy (TS. Nguyễn Phạm Duy Linh), Viện kỹ thuật Hóa học, TS. Phan Duy Nam - Viện Dệt may - Da giầy và Thời trang, Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội, Phòng thí nghiệm Trọng điểm Vật liệu tiên tiến ứng dụng trong Phát triển xanh – Trường Đại học Khoa học Tự nhiên – Đại học Quốc Gia Hà Nội, Viện Kỹ thuật nhiệt đới - Viện Hàn lâm KH&CN Việt nam, đã hỗ trợ tác giả thực hiện một số phân tích trong luận án.

Tác giả cũng trân trọng cảm ơn các nhà khoa học đã đồng ý nhận đánh giá luận án này. Cuối cùng, tác giả xin gửi lời cảm ơn tới gia đình, bạn bè và đồng nghiệp đã chia sẻ công việc giúp tác giả có nhiều thời gian và tâm trí cho luận án. Tác giả iv MỤC LỤC DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT………………………….ix DANH MỤC CÁC BẢNG……………………………………………………….xi DANH MỤC CÁC HÌNH…………………………………………………….xiv MỞ ĐẦU…………………………………………………………………….xviii CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN NGHIÊN CỨU .1 Giới thiệu về vải bông và cơ chế hạn chế cháy cho xenlulo.1 Giới thiệu về vải bông .2 Cơ chế cháy của xenlulo .3 Cơ chế hạn chế cháy cho xenlulo.2 Tổng quan về các chất hạn chế cháy cho bông .1 Phân loại các chất hạn chế cháy .1 Chất hạn chế cháy vô cơ .2 Chất hạn chế cháy chứa halogen .3 Chất hạn chế cháy chứa Nitơ .4 Chất hạn chế cháy chứa photpho (P) .2 Các chất hạn chế cháy bền cho xenlulo .1 Dẫn xuất của Tetrakis (Hydroxymethyl) Phosphonium .3 Kết luận về các chất hạn chế cháy cho vải bông .3 Tổng quan về một số phương pháp kiểm tra tính cháy của vải .1 Phương pháp kiểm tra tính cháy theo hướng 45° .2 Phương pháp kiểm tra tính cháy theo hướng thẳng đứng.3 Phương pháp thử nghiệm giá trị LOI .4 Phương pháp đo nhiệt trọng (TGA).4 Tổng quan về các công trình nghiên cứu hạn chế cháy cho vải bông .1 Tổng quan các công trình nghiên cứu hạn chế cháy cho vải bông bằng phương pháp ngấm ép – sấy – gia nhiệt truyền thống .1 Một số nghiên cứu sử dụng nhóm chất N-Methyloldimethyl Phosphonopropioamide (MDPA) kết hợp với nhựa melamin .2 Một số nghiên cứu sử dụng nhóm chất MDPA kết hợp với chất liên kết ngang không có formalđehyt hoặc có formalđehyt thấp .3 Một số nghiên cứu xử lý hạn chế cháy cho vải bông sử dụng muối amoni .4 Một số nghiên cứu sử dụng các dẫn xuất của Piperazine, Triazine- phosphonate trong xử lý hạn chế cháy cho vải bông .2 Tổng quan các công trình nghiên cứu hạn chế cháy cho vải bông sử dụng các phương pháp khác như sol-gel, layer by layer .3 Tổng quan về plasma và một số nghiên cứu xử lý hạn chế cháy cho vải bông có ứng dụng công nghệ plasma .1 Khái quát về plasma .2 Một số dạng phóng điện tạo plasma .3 Các dạng plasma trong xử lý vật liệu dệt .4 Sự tương tác giữa plasma với bề mặt vật liệu .5 Ứng dụng plasma trong xử lý vật liệu dệt .6 Một số nghiên cứu ứng dụng plasma trong xử lý hạn chế cháy cho vải bông .4 Tổng kết về các nghiên cứu xử lý hạn chế cháy cho vải bông .5 Kết luận tổng quan .6 Định hướng nghiên cứu và cơ sở lý luận của luận án .39 CHƯƠNG 2: ĐỐI TƯỢNG, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU .1 Đối tượng nghiên cứu.1 Chất hạn chế cháy .2 Nội dung nghiên cứu .1 Nghiên cứu xử lý hạn chế cháy cho vải bông bằng phương pháp truyền thống ngấm ép - sấy - gia nhiệt.1 Nghiên cứu lựa chọn hóa chất hạn chế cháy và chất liên kết ngang .2 Nghiên cứu công nghệ xử lý hạn chế cháy cho vải bông sử dụng tổ hợp hóa chất Pyrovatex CP New, Knittex FFRC và chất ngấm .2 Nghiên cứu ứng dụng plasma trong quy trình xử lý hạn chế cháy cho vải bông .1 Xác định các thông số của thiết bị plasma .2 Nghiên cứu ứng dụng plasma hoạt hóa (plasma 1) trong xử lý hạn chế cháy cho vải bông .3 Nghiên cứu ứng dụng plasma polyme hóa và ghép (plasma 2) trong xử lý hạn chế cháy cho vải bông .4 Nghiên cứu kết hợp plasma 1 và plasma 2 trong xử lý hạn chế cháy cho vải bông .5 Kết luận đánh giá và lựa chọn quy trình ứng dụng plasma trong xử lý hoàn tất chậm cháy cho vải bông .3 Luận giải về tác động của plasma trong xử lý hạn chế cháy cho vải bông 55 2.3 Phương pháp nghiên cứu.1 Phương pháp tạo mẫu vải chậm cháy trong phòng thí nghiệm .1 Phương pháp tạo mẫu vải chậm cháy với chất hạn chế cháy DAHP .2 Phương pháp tạo mẫu vải chậm cháy với chất hạn chế cháy PR .2 Phương pháp xử lý plasma .1 Mô tả cấu tạo thiết bị plasma DBD .2 Phương pháp xử lý vải với Plasma 1 .3 Phương pháp xử lý vải với Plasma 2 .3 Phương pháp đánh giá tính cháy của vải .1 Đánh giá tính cháy theo hướng 45° .2 Đánh giá tính cháy theo hướng thẳng đứng .3 Phương pháp đo đặc tính lan truyền cháy có giới hạn của vải .4 Đo giá trị LOI .4 Phương pháp đánh giá một số tính chất đặc trưng khác của vải trước và sau xử lý hạn chế cháy .1 Phương pháp kiểm tra độ bền kéo đứt .2 Phương pháp kiểm tra độ bền xé rách của vải .3 Phương pháp xác định tính mao dẫn của vải.4 Phương pháp kiểm tra hình thái bề mặt - SEM và phân tích thành phần các nguyên tử C, O, N, P - EDS .5 Phương pháp phân tích phổ hồng ngoại biến đổi Furier (FTIR) .6 Phương pháp phân tích phổ quang điện tử tia X / X-ray Photoelectron Spectroscopy (XPS) .7 Phương pháp phân tích nhiệt trọng - TGA .8 Phương pháp xác định hàm lượng formalđehyt tự do .5 Phương pháp xác định các thông số công nghệ tối ưu .4 Kết luận chương 2 .66 CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU.1 Nghiên cứu xử lý hạn chế cháy cho vải bông bằng phương pháp truyền thống ngấm ép – sấy- gia nhiệt.1 Nghiên cứu lựa chọn hóa chất hạn chế cháy và chất liên kết ngang trong xử lý hạn chế cháy cho vải bông .1 Kết quả nghiên cứu khảo sát quy trình xử lý hạn chế cháy với chất hạn chế cháy 1 (DAHP) .2 Kết quả nghiên cứu khảo sát quy trình XLHCC với chất chậm cháy 2 và lựa chọn chất LKN.2 Kết quả nghiên cứu tối ưu hóa hàm lượng hóa chất xử lý hạn chế cháy cho vải bông bằng phương pháp ngấm ép – sấy – gia nhiệt .1 Phân tích sự phù hợp của mô hình .2 Ý nghĩa thống kê của các hệ số của mô hình .3 Phân tích các ảnh hưởng của nồng độ PR và K đến một số thuộc tính của vải sau XLHCC.4 Ảnh hưởng của hàm lượng hóa chất đến thuộc tính cháy của vải .5 Ảnh hưởng của hàm lượng hóa chất đến độ bền kéo đứt của vải .6 Ảnh hưởng của hàm lượng hóa chất đến hàm lượng formalđehyt trên vải sau xử lý hoàn tất.7 Kết quả xác định điều kiện tối ưu của hàm lượng PR và K trong xử lý hạn chế cháy cho vải bông .3 Tối ưu hóa điều kiện gia nhiệt xử lý hạn chế cháy cho vải bông bằng phương pháp ngấm ép – sấy – gia nhiệt .1 Ảnh hưởng của điều kiện gia nhiệt đến tính hạn chế cháy, độ bền kéo đứt và dư lượng formalđehyt của vải sau xử lý .2 Kết quả một số phân tích lý hóa và hình thái của vải trước và sau xử lý .3 Kết quả xác định điều kiện gia nhiệt tối ưu trong XLHCC cho vải bông .2 Nghiên cứu ứng dụng plasma trong quy trình xử lý hạn chế cháy cho vải bông .1 Xác định các thông số của thiết bị plasma .2 Nghiên cứu ứng dụng plasma 1 trong xử lý hạn chế cháy cho vải bông .1 Khảo sát ảnh hưởng đồng thời của tốc độ của vải và công suất plasma đến một số tính chất bề mặt của vải bông .2 Nghiên cứu ảnh hưởng của thời gian tiền xử lý plasma đến một số tính chất của vải bông .3 Kết quả nghiên cứu áp dụng Plasma 1 trong XLHCC cho vải bông .4 Kết quả nghiên cứu ảnh hưởng đồng thời của nhiệt độ và thời gian gia nhiệt trong quy trình XLHCC có sử dụng plasma 1 .3 Nghiên cứu ứng dụng plasma polyme hóa và ghép (plasma 2) trong xử lý hạn chế cháy cho vải bông.1 Ảnh hưởng của thời gian plasma 2 đến đặc tính cháy và sự thay đổi bề mặt của mẫu sau xử lý hạn chế cháy .2 Ảnh hưởng của thời gian xử lý plasma 2 đến độ bền kéo đứt của vải .4 Nghiên cứu ứng dụng kết hợp plasma 1 và plasma 2 trong xử lý hạn chế cháy cho vải bông .1 Nghiên cứu ứng dụng plasma hoạt hóa và plasma polyme hóa trong XLHCC cho vải bông .2 Nghiên cứu ảnh hưởng đồng thời của thời gian plasma hoạt hóa và thời gian plasma polyme hóa đến hiệu quả HCC cho vải bông.3 Tối ưu hóa hàm lượng hóa chất trong quy trình XLHCC cho vải bông ứng dụng công nghệ plasma.5 Đánh giá một số tính chất của vải trước và sau xử lý chậm cháy ở các điều kiện tối ưu so với yêu cầu của tiêu chuẩn TCVN 6875: 2010 .3 Luận giải về tác động của plasma trong xử lý hạn chế cháy cho vải bông 134 3.1 Tác động của plasma hoạt hóa .