滌棉混紡織物的阻燃機(jī)理

滌棉混紡織物的阻燃機(jī)理

0當(dāng)前織物上滌綸織物的特性20世紀(jì)60年代初，中國開發(fā)出了混合棉紡織機(jī)，俗稱“棉紡”和“棉紡”。二者的區(qū)別在于“滌棉”指的是所含滌綸成份較高,通常大于65%,又叫做T/C紗;“棉滌”則是棉成份較高,稱為CVC紗。因其產(chǎn)生在物資匱乏、缺少色彩的大環(huán)境下,加之滌棉布在干、濕條件下,彈性和耐磨性都較好,尺寸穩(wěn)定,縮水率小,且具有挺拔、不易皺折、易洗、快干的特性而廣受市場(chǎng)歡迎。為適應(yīng)不同層次消費(fèi)者的需求,當(dāng)前市場(chǎng)上流行的主要有65/35、55/45、50/50、20/80等不同混紡比的織物。滌棉布在中國的商品名叫做“的確良”,是一種化纖織物,通常被用來做勞動(dòng)防護(hù)服、消防服、軍隊(duì)作戰(zhàn)服、床上用品和室內(nèi)裝飾織物等。由于其中所固有的滌綸屬于疏水性纖維,對(duì)油污的親和力很強(qiáng);而且在穿著過程中易產(chǎn)生靜電積聚而吸附灰塵;加之廢棄后的織物難以生物降解;手感也不如純棉舒適;穿著不透氣不貼身等一系列缺點(diǎn),故而在注重生態(tài)、環(huán)保和健康理念的今天,其使用規(guī)模的擴(kuò)大化受到了一定的影響。滌綸織物受熱時(shí)首先產(chǎn)生融縮,其燃點(diǎn)高于熔點(diǎn),燃燒時(shí)常伴隨熔落現(xiàn)象,而帶有很大熱量的熔滴滴落,則有利于火焰熄滅。棉織物燃燒后,形成炭渣,目前所使用的大部分棉用阻燃劑,原理也都是促使棉纖維燃燒成炭。但研究發(fā)現(xiàn),當(dāng)熱塑性和非熱塑性的纖維在一起時(shí),將不再是簡單的某種單一組分燃燒效果疊加或者平均,而是會(huì)出現(xiàn)一定程度的加劇綜合國內(nèi)外對(duì)滌棉阻燃的研究,目前為止,雖然在織物的改性,測(cè)試技術(shù)的迭代,阻燃劑新種類的開發(fā)以及機(jī)理的探討都取得了大量成果,但暫時(shí)還依然沒有一套成熟系統(tǒng)的、可大范圍推廣的加工工藝1燃燒過程的概念絕大多數(shù)的紡織品都是有機(jī)的高分子材料,在熱源存在的條件下,熱量促使纖維材料發(fā)生裂解,產(chǎn)生可燃性物質(zhì)。這些分解產(chǎn)物會(huì)在火焰中繼續(xù)氧化、燃燒,放出大量的熱,進(jìn)而促進(jìn)纖維材料繼續(xù)裂解,這樣就可以使整個(gè)燃燒循環(huán)下去。只有了解燃燒的過程,阻燃才會(huì)有針對(duì)性。阻燃機(jī)理因所使用的阻燃劑種類以及施加的纖維材料不同而有所區(qū)別,有時(shí)是單獨(dú)作用,有時(shí)涉及多個(gè)協(xié)同作用。但大體上涵蓋了固液氣三相,有如下幾個(gè)顯著性的觀點(diǎn)。1.1發(fā)生相變時(shí)纖維阻燃整理涂覆在纖維材料表面的高熱容量阻燃劑,在發(fā)生相變,脫水或脫鹵化氫等吸熱反應(yīng)時(shí),帶走大量的熱,使纖維本體維持在著火點(diǎn)以下,從而達(dá)到阻燃目的。1.2降低燃燒體系的自由基含量阻燃劑由于本獨(dú)特的化學(xué)成分改變了纖維材料自身的分解速率,或者阻燃劑受熱分解形成的自由基與纖維分解產(chǎn)物結(jié)合,使整個(gè)燃燒體系能量降低,阻止了燃燒。1.3氣體稀釋由于阻燃劑分解產(chǎn)生的不燃性氣體,如CO1.4阻燃改性纖維在熱能作用下,阻燃劑本身變成熔融態(tài),在纖維表面形成了保護(hù)層,既隔絕了空氣,又阻止了熱傳導(dǎo)和熱輻射,減少了反饋?zhàn)饔?從而達(dá)到阻燃效果。1.5熱裂解反應(yīng)通過阻燃劑的作用,改變纖維大分子鏈的熱裂解反應(yīng)歷程,促使其發(fā)生脫水、縮合、環(huán)化、交聯(lián)等反應(yīng),直至炭化,從而減少可燃性氣體的產(chǎn)生,達(dá)到阻燃效果。2棉、滌等混紡織物的阻燃效果AlongiJ等研究表明,5+5BL的掃描電鏡圖片可以看出完全均勻致密覆蓋兩種組分,但卻有裂紋存在;10+10BL完全覆蓋棉組分,滌綸有部分區(qū)域沒有覆蓋,這也限制了其熱穩(wěn)定性和阻燃性。而5+5QL和10+10QL不僅均勻覆蓋了兩組分,而且裂紋數(shù)量也大大的減少。熱重分析顯示,在空氣中,相比于10+10BL,5+5BL在失重的第一個(gè)階段延緩了棉組分的分解,但兩者都加劇了第二階段滌組分的分解,在織物質(zhì)量損失的第三階段,10+10BL殘余量比其他的要多;QL的組裝則對(duì)織物熱穩(wěn)定較好。經(jīng)過組裝后的織物點(diǎn)燃時(shí)間都得到延長且不發(fā)生續(xù)燃,10+10BL殘?jiān)绕渌N要多,但其點(diǎn)燃時(shí)間也最短,原因是裂紋加速了燃燒。10+10QL的總放熱最小,峰值放熱速率也最小,但放煙量也最大。R.BruceLeBlanc等N.Inagak等戴珊珊等MahajanG等張方林金銀山等黃萍而沈勇等李強(qiáng)林等章夢(mèng)潔繆毓鎮(zhèn)Inagoki等系研究磷酸醋對(duì)不同混紡比滌/棉混紡織物的阻燃效果,發(fā)現(xiàn)阻燃效果總是隨著棉組分增加而減少。因此提出如果棉組分能使其具有與滌綸相似的熱熔性能,這類對(duì)滌綸有效的阻燃劑也就會(huì)對(duì)滌/棉混紡織物同樣有效。這也就是又將棉組分乙酞化后再將混紡織物作阻燃化加工的道理所在有機(jī)磷阻燃劑雖有良好的耐洗性、耐久壓燙性,但存在使斷裂強(qiáng)度下降,變色和產(chǎn)生臭氣,有毒性等問題,而有機(jī)硼阻燃劑則由于水解穩(wěn)定性和價(jià)格等問題也限制了它的使用。因此在1996年,葉慧敏等劉森王黎明等90/10、50/50的滌棉割絨地毯和一些多羧酸化合物,如1,2,3,4-丁烷四羧酸、檸檬酸甚至只有兩個(gè)羧基的馬來酸酯化反應(yīng),都可以獲得滿足烏洛品測(cè)試的阻燃效果。BlanchardEJ等3阻燃滌綸纖維的研究方法綜合國內(nèi)外對(duì)滌棉混紡織物的阻燃整理來看,滌棉的阻燃整理難度遠(yuǎn)大于單一纖維織物,這主要是和分解產(chǎn)物誘導(dǎo)作用,阻燃劑兩組分熱遷移等原因有關(guān)。我們對(duì)棉織物的燃燒行為已經(jīng)基本清楚,但是由于滌綸的復(fù)雜性,滌綸的燃燒行為,我們只是在某溫度范圍類有個(gè)大概的判斷,不能具體,這或許也是導(dǎo)致滌棉混紡阻燃困難的一個(gè)很重要的原因。由于滌綸本身的優(yōu)越性,以及龐大的市場(chǎng)份額,因此很多國內(nèi)外研究人員都試圖找出阻燃的方法,但目前為止尚不能有一個(gè)成熟的生產(chǎn)工藝。為了打破困境,很多的研究人員也把眼光投向了纖維的本身,例如將改性滌綸纖維,如TreviraCS或ToyoboGH與棉纖維混紡,再對(duì)其織物利用棉型阻燃劑進(jìn)行處理,但