割絨棉/滌地毯如果毛圈密度很低,一旦被點(diǎn)燃,將擴(kuò)及整個(gè)面積。利用纖維素纖維的酯化進(jìn)行的化學(xué)改性可以限制其燃燒性能,并使其達(dá)到阻燃測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)。僅需經(jīng)5%~10%聚羧酸和適當(dāng)?shù)拇呋瘎﹪姙⑻幚淼暮薜靥?就可獲得優(yōu)良的壓燃性能。適用的聚羧酸為1、2、3、4-丁烷四甲酸(BTCA)、檸檬酸和馬來酸;催化劑如次磷酸鈉、磷酸鈉和部分起中和作用的鹽。本文提供了使含棉地毯達(dá)到阻燃效果的化學(xué)反應(yīng)和工藝條件。
表面起絨,規(guī)格大于1·2 m*1·8 m的地毯若要投入市場(chǎng),必須通過標(biāo)準(zhǔn)甲胺阻燃測(cè)試,以獲得管理機(jī)構(gòu)的證書。毛圈密度足夠大的含棉地毯不需任何處理就可通過標(biāo)準(zhǔn)可燃性測(cè)試,但是表層纖維受到機(jī)械作用,往往改變了纖維密度,就無法進(jìn)行該項(xiàng)測(cè)試。
纖維素纖維的阻燃性能可以通過許多化學(xué)處理方法獲得,但是對(duì)于特殊用途的產(chǎn)品,要考慮到化學(xué)整理的耐久性、產(chǎn)品的美觀性、健康和安全等方面,因此需要最合適的工藝條件。某些紡織材料經(jīng)特殊處理后阻燃效果很好,但由于成本因素,其使用價(jià)值十分昂貴。
用磷酸銨和脲素進(jìn)行阻燃整理成本低,在某些具體應(yīng)用方面效果極好。但是由于處理過程中纖維強(qiáng)力損失,基布熱固化時(shí)褪色,遇硬水會(huì)降低阻燃耐久性或者固化后需要轉(zhuǎn)移未反應(yīng)的化學(xué)試劑等不足,因此這種處理方法不適合于特殊用途的產(chǎn)品。類似的處理還會(huì)使纖維素紡織材料具有彈性變形和拒染性能。
纖維素材料的阻燃程度可以通過如二羥甲基二羥基乙撐脲(DMDHEU)或二羥乙撐脲這樣的交聯(lián)劑獲得,但是阻燃性能有限,有潛在的甲醛釋放現(xiàn)象,不適宜處理最終產(chǎn)品。最理想的地毯阻燃整理要選用無甲醛釋放的化學(xué)試劑。在工藝配方中加入添加劑,如鏈烷醇胺與乙二醇,可以使甲醛釋放量降到最小,但是對(duì)于地毯來說不是很理想。另外,限于能量與加工時(shí)間要求,整理后的洗滌工序也是不現(xiàn)實(shí)的。
含有聚磷酸和磷基催化劑的無甲醛交聯(lián)劑體系對(duì)于棉織物的耐久性整理有明顯的效果。聚磷酸鈉鹽的催化酯化反應(yīng)使化學(xué)固化不污染環(huán)境。
本研究提供了使用聚磷酸壓燃工藝減少棉/滌地毯火焰?zhèn)鞑ニ俣鹊臄?shù)據(jù)。根據(jù)限氧指數(shù)(LOI)數(shù)據(jù)所示,它們可能不是最好的阻燃整理劑,但是這種體系增加了燃燒時(shí)炭化形成物,使含棉地毯具有壓燃性能。
1 實(shí)驗(yàn)
樣品:割絨地毯
原料:90/10棉/低熔滌綸紗;50/40/10棉/滌/低熔滌綸紗
規(guī)格:1)聚丙烯底布:1 400 g/cm2,厚度0·3cm,毛圈高度0·7 cm2)印花棉布:123 g/cm2,經(jīng)退漿、洗凈、漂白和絲光整理
試劑:聚磷酸:1、2、3、4-BTCA、檸檬酸、馬來酸,4,5-二羥基-1,3-二甲基-2-咪唑啉酮(DHD-MI)
催化劑: NaH2PO4·H2O、NaH2PO2·H2O、(NaPO3)6、TSC、TSP中和羧酸根離子,加速纖維素酯化試劑:
NaHCO3、Na2CO3、NaOH、MgCl2·6H2O(DHDMI酯化交聯(lián)劑)
潤(rùn)濕劑:非離子型表面活性劑Triton X-100
工藝條件:不同濃度的BTCA、檸檬酸、Tri-tion X-100
①地毯樣品(12·7 cm*12·7 cm):吸液率15%,使用噴灑設(shè)備。100℃烘干10 min,然后在150℃固化12 min~15 min
②印花布(36 cm*43 cm):吸液率85%~90%,使用雙輥軋染機(jī)。85℃~100℃烘干2·5min~3 min,然后在180℃固化1·5 min~2 min
③地毯樣品(36 cm*43 cm):條件同印花布設(shè)備及標(biāo)準(zhǔn):實(shí)驗(yàn)室用壓力通風(fēng)烘箱(烘干和固化所有樣品):Instron張力測(cè)試儀(按照ASTMD5035-95標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試斷裂強(qiáng)力);Data Color SpetraFlash 500分光計(jì)(按照CIE白度指標(biāo)測(cè)試樣品白度);甲胺阻燃測(cè)試:ASTM D2859-96標(biāo)準(zhǔn);限氧指數(shù)(LOI):ASTM D-2863;TA熱分析儀:進(jìn)行熱量分析(TGA)。在氮?dú)饬髯饔孟?15 min內(nèi)從室溫加熱到250℃,再在5 min內(nèi)從250℃升高到450℃;然后在450℃下停留5 min。
2 結(jié)果與討論
一般來說,纖維素材料的磷基阻燃整理是有效的,因?yàn)槔w維素的降解溫度明顯降低,炭化殘?jiān)黾?。?duì)于不嚴(yán)格的燃燒性能測(cè)試,如割絨地毯阻燃測(cè)試,服用紡織品的45°測(cè)試,降低基布的降解溫度不是先決條件,重要的是不揮發(fā)性殘留物的數(shù)量,這可通過熱量分析儀測(cè)得。
2·1 經(jīng)BTCA和次磷酸鈉整理的改性棉的熱量分析
經(jīng)BTCA和次磷酸鈉整理的印花棉布的熱量分析表明,整理前后棉的降解峰值溫度沒有變化;用15%的BTCA和7·5%的次磷酸鈉整理的限氧指數(shù)也沒有增加。纖維素纖維阻燃性能的常規(guī)測(cè)試表明:僅用聚磷酸整理體系不能使棉地毯獲得足夠的壓燃性能,一旦燃燒,在纖維素高溫降解期間將產(chǎn)生大量的CO2、H2O和灰燼。但是阻燃整理劑的使用限制了揮發(fā)性燃燒產(chǎn)物的數(shù)量,僅用4% BTCA和次磷酸鈉整理的織物樣品殘留率為16·2% ~ 17·1%,而未經(jīng)整理織物只有9·2%。
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