阻燃剂化学分析和阻燃织物性能测试_二_

1、测试与标准阻燃剂化学分析和阻燃织物性能测试(二张济邦印染技术开发中心(200082叙词:测试化学分析法热分析法阻燃剂阻燃整理中图法分类号:TS1973阻燃织物性能测试3.1国内外阻燃织物的标准和测试方法目前国际上纺织品阻燃性能测试方法较多,每个国家都有自己的标准,如英国BS、德国DIN、加拿大CGSB、美国FS、瑞士SNV、日本JIS、法国ANF、瑞典SIS、中国GB以及国际公认的标准ISO等。某些国家的地区和组织,如美国的纽约、波士顿、加利福尼亚等大城市或州,以及商务部(DOCFF、运输部(DOT和军事机构等;各团体、学会或协会,如国家防火协会(NFPA、纺织化学家和染色家协会(AAT CC

2、、材料试验学会(AST M等,均有一套自己的测试标准和方法。不同类别的纺织品专门的品种或成品,就有不同的测试方法,如普通纺织品(包括各种床上用品、服装纺织品(包括儿童睡衣、工作服和防护服等、装饰布(包括窗帘、幕布、帐蓬布等、地面覆盖物(地毯等以及飞机、火车、汽车、船舶内纺织用品等。测试方法可归纳为三大类,垂直测试法、水平测试法和倾斜(45、30测试法,以垂直测试法要求较高,水平测试法要求较低。一般标准测试方法,仪器设备要专门制造,条件要求很高,操作严格复杂。测试结果可以表示在实验室条件下相对的阻燃安全性,有较好的重现性,但其结果还不能代表实际火灾条件下的危险性和燃烧情况。多年来,国内进口或设计

3、了多种阻燃测试仪器,并进行了各种条件试验,对于这些标准方法,要取得良好的重现性,测试条件是关键。其中对数据影响最大的是:(1织物和空气的温湿度;(2火焰大小和温度;(3四周通风条件(试验箱等;(4试样大小和火焰的相对位置。试验中也发现各种不同的标准试验方法,由于要求和条件不同,结果常有差别,有时对某一标准方法结果较好,但对另一方法,结果不好甚至很差。因此,各种标准试验方法,仅能说明在某一规定实验室条件下,对火焰、热或燃烧表示的安全性,不一定能说明在实际火灾中着火危险性或燃烧程度。在研究或开发阻燃产品时,首先要规定测试标准和方法。据统计,这些国际上的标准测试方法,总数约300多种,根据要求,都可

4、查阅文献或资料,加以选用,这里不作具体介绍。部分测试条件见表1。表1阻燃纺织品部分试验条件名称国别标准代号试样大小,cm燃烧方式火焰条件备注织物阻燃性试验法美国CCC-T-19165902法732垂直本生灯、丙烷或城市煤气,时间12s测炭长(负荷撕破法、续燃和阴燃时间织物燃烧速度试验法美国CCC-T-19165906法14.131.6水平本生灯、点燃后即移开,在60热空气中进行测定燃烧从3.8cm至25.4cm的速度衣用织物燃烧试验法美国AATCC33-1962 5.115.245倾斜本生灯、丁烷气,时间1s测定燃烧12.6cm所需时间织物燃烧程度试验法英国BS2963的A法和BS312141

5、83垂直法(长尺寸本生灯,时间12s测定燃烧127cm所需时间(s,阻燃值=2.0时间(s,阻燃织物在150以上织物燃烧程度试验法英国BS2963的B法和BS312151545倾斜微型本生灯、丁烷气测定燃烧127cm所需时间(s飞机耐火材料试验法(运输部日本T CT-4-002202045倾斜本生灯,时间30s测定续燃时间(s和阴燃时间(s织物阻燃程度试验法瑞典S IS650082530垂直法本生灯,时间12s 测定炭长续燃时间和阴燃时间(s织物垂直燃烧法德国DIN539067.515垂直法本生灯,时间414s(布重100750g/m2测定炭长(负荷撕破法续燃时间和阴燃时间(s织物阻燃性能测定

6、(垂直法中国GB5455-85830垂直法本生灯,时间12s测定炭长(负荷撕破法续燃时间和阴燃时间(s33阻燃剂化学分析和阻燃织物性能测试(二印染(2000No.73.2几种简易试验法为了操作方便,介绍几种简易测试方法。这些方法无需复杂设备或条件,成本低,适用于初步观察阻燃效果或一般工厂选用工艺条件时作参考或对比,但不能作为标准试验法,更不能作为仲裁依据。3.2.1火柴测试法火柴测试法可评定织物阻燃效果或相对比较阻燃性能。试验时取约2.5cm30cm织物一条,用点燃的火柴,放在条状试样下面,燃烧至火柴烧完(或规定512s,观察情况或阻燃效果。有时可规定试样燃烧不超过5s为合格,超过中线或阴燃超

7、过15s 为不合格(也可规定其他指标。火柴规格可自行指定,也可参照标准法。该法接近垂直试验法。3.2.2打火机试验法试样大小可根据试验需要,热源采用打火机,时间一般为5s。热源放置部位可与应用条件相似。火熄灭后,观察火焰蔓延状态,蔓延不严重即为合格。3.2.3乙醇燃烧试验法热源为0.3m L无水乙醇,放入燃烧杯内(瓶盖也可,试验可用垂直法(5cm30cm、水平法(20 cm25cm或45倾斜法(5cm15cm,乙醇和织物距离2.5cm,测定指标可根据要求决定,如炭长、燃烧面积、续燃时间、阴燃时间以及燃烧物渣滓情况等。3.2.4片剂试验法试验采用六甲撑四胺(HMT A片剂(用粉剂加压制成,质量1

8、50mg,直径6mm。如果有条件可再用一块方形金属板(230mm230m m,中间开一个直径205m m的圆孔。试验时将片剂放置于试样中心(300m m300mm,用点燃的火柴在片剂表面轻轻接触,观察点燃的火焰烧至熄灭或无焰燃烧延至金属板中孔边缘,作为试验终点。用尺量取试样中心至损毁区边缘间的最大距离,同时记录片剂点燃至火焰或无焰燃烧延至金属板边缘的时间。该法适用于铺地纺织品,如地毯或组合纺织材料对热和火焰反应性能的评定,也可作为工艺试验时阻燃效果的观察及试验条件的对比和选用。3.2.5热金属螺帽法将一只不锈钢六角螺帽(302g在电熔炉中加热至950,用坩锅钳将螺帽取出,立即放在试样(300m

9、m300mm中心,接触30s后取出螺帽。测量有焰燃烧时间、阴燃时间以及螺帽安放点至燃点作用所涉及的最大距离。若用压环(内径135mm,可记录螺帽至压环边缘所需要时间。该法适用于各种铺地织物测试。3.3其他测试方法火灾发生的原因和发展过程的变化和差异很大,燃烧测试方法仅能以其中一个因素为主,鉴定火灾危险性,目前按测定目的一般可分为六大类:(1易燃性试验方法;(2表面火焰传播试验方法;(3耐火性试验方法;(4发烟性试验方法;(5放热量试验方法;(6燃烧产物毒性试验方法。按试验规模大小还可分为大中小型试验。评定织物的易燃性能,均以小型试验为主;中型试验包括散热板试验,可评定墙壁、地毯等纺织材料的燃烧

10、性能;大型试验包括建筑物着火试验,模拟实际火场情况,测定燃烧难易程度。现再介绍部分应用较广泛的小型测试方法,可用于科研和研究织物燃烧性能。3.3.1氧指数法70年代开始,结合化纤产品的大量发展,氧指数法在纺织品测试上已成为广泛使用的小规模试验方法之一,国内也已制订织物燃烧性能测定的国家标准(GB5454-858、9。氧指数指在规定试验条件下,氧氮混合物中材料刚好能保持燃烧状态所需要的最低氧浓度。试验时试样夹持于透明燃烧筒内,其中有向上流动的氧氮气流。点着试样的上端,观察随后的燃烧现象,并与规定的极限值比较,测得其持续燃烧时间或燃烧过的距离。通过在不同氧浓度中一系列试样的试验,可以测得最低氧浓度

11、。3.3.2发烟性试验法(参照GB8323-87根据长期积累的各类火灾资料,分析燃烧物的烟雾和毒性,其危害性常比燃烧时产生的火焰和热量更为严重,是导致人类死亡的主要原因。国内外都有该类专用仪器设备进行测试,原理较多采用光透过法。通过烟密度仪测出透过率和时间曲线可以得出各种参数,包括光密度、最大烟密度、平均发烟速度以及透光率,从最大到75%(比光密度16所需要的时间,从而较全面地评价阻燃纺织材料的发烟性。建筑行业和交通运输部门常应用该类仪器及测试方34印染(2000No.7阻燃剂化学分析和阻燃织物性能测试(二法以研究和选用阻燃材料。3.3.3闪点和自燃点测定(GB9343-88以及点着温度测定(

12、GB4610-84闪点指材料受热分解放出可燃气体,并刚刚能被外界小的火焰点着时周围空气的最低初始温度。自燃点指材料受热达到一定温度后不用外界点火源点燃,而自行爆炸或燃烧时周围空气的最低初始温度。以上各种测定用于各类织物(阻燃或未阻燃在热或火焰作用下的燃烧性能,作为评价火灾危险性的一个因素。另外,对织物燃烧气体毒性的分析研究,近年来也比较重视,可用红外仪、气相色谱仪和质谱仪等进行分析,国外时有报道。3.4阻燃整理热分析当织物按一定温度程序在受热或冷却时常发生一系列的物理或化学变化。热分析技术是研究或测定当发生这些变化时,物质的质量或能量随温度(或时间变化的函数关系。热分析技术内容较多,阻燃测试中

13、常用的是热解重量分析法(TGA和差示扫描量热法(DSC。3.4.1热解重量分析法表2为棉织物经不同浓度的Pyro vatex CP处理后的热重分析数据,为了能与织物阻燃性能进行对比,同时列入垂直火焰试验数据(炭化长度。表2热重分析和垂直火焰试验数据样品起始分解温度残渣%垂直火焰试验cm棉织物(空白3669.18不合格5%Pyrovatex CP29529.6不合格15%Pyrovatex CP29336.511.420%Pyrovatex CP28340.910.125%Pyrovatex CP28943.19.630%Pyrovatex CP29242.010.1根据表2数据可说明:(1未阻

14、燃整理棉织物起始分解温度为366,经不同浓度Pyr ovatex CP处理后,在283295,下降均超过70,起始分解温度在290时垂直火焰试验较好,超过300垂直试验不合格。(2未阻燃整理棉织物,残渣为9.18%,经不同浓度Pyro vatex CP处理后在30%43%,残渣量和阻燃剂浓度也有一定关系,浓度提高残渣含量一般有所增加。残渣在40%以上的样品,垂直试验较好,在30%以下一般不合格。(3棉织物阻燃整理时,垂直试验炭化长度随着Py rovatex CP浓度的增加而改善,根据数据分析, Py rovatex CP浓度可控制在20%25%。总的来说,热解重量分析法对织物阻燃效果可相对比较

15、,且有一个数量的概念。3.4.2差示扫描量热法硫脲对尼纶有一定的阻燃效果,下图为尼纶6 (空气中加10%硫脲整理的差示扫描量热法曲线(升温速率10/m in 。图尼纶6加10%硫脲整理的DSC曲线尼纶6经10%硫脲处理后,整个吸热受到抑制,吸热峰温度明显升高,曲线波峰减小,变得平直,说明加热过程中的热作用减少。曲线在270出现一个吸热峰。整个曲线与未处理的相比,起了较大的变化,对可燃气体的产生有一定阻燃效果。4测试结果和分析笔者从50年代初期从事织物阻燃整理研究工作以来,进行了阻燃剂合成、织物整理和测试等研究工作,现把有关测试和收集到的国内外样品,结合部分资料作以下简短归纳分析,供今后开发阻燃

16、产品时参考。4.1收集到的商品阻燃剂40多种,从外表分类,液状较多,约占3/4(包括浆状约10%,乳状约5%,固态接近1/4(粉状比粒状多;从无机和有机分类,约各占一半,也有复配的;以化学组分分类,磷氮系占1/3,溴锑系占1/4,也有其他类型和混合型。收集到的60多种阻燃纺织品以不耐洗和半耐洗较多,耐洗的较少,仅占1/4。经化学分析,棉织物阻燃剂以含磷、氮、卤素和硼较多;化纤以含卤素、锑较多,磷、氮、硫等也有;羊毛则主要含钛和锆。35阻燃剂化学分析和阻燃织物性能测试(二印染(2000No.74.2根据资料分析,1985年美国无机阻燃剂占总阻燃剂消费量的55%,1984年日本占64%,其中三氧化

17、二锑用作阻燃剂(或增效剂国际上已占其总消耗量的一半左右,日本已上升为76%,并且还在不断上升。无机阻燃剂毒性低,阻燃效果持久,原料来源丰富,价格低廉,今后国内可考虑适当发展,其品种如磷酸铵、聚磷酸铵、金属氧化物和硼酸盐等。我国锑产量居世界之首,但国内氧化锑用作阻燃剂(或增效剂目前还不到10%,与国外差距很大,应加速研究应用。有机阻燃剂中,溴系效果较好,是目前重要的一类品种,反应型如四溴双酚A、四溴邻苯二甲酸酐等作用耐久,毒性相对较小,但工艺复杂,加工不便,应用受到限制;添加型如十溴二苯醚、六溴环十二烷等,加工方便,污染相对比反应型小。溴系阻燃剂是国内近年来发展最快的一类阻燃剂,但在品种和产量上

18、,与国外差距很大。氯系主要品种为氯化石蜡,国内产品也不少,合成方便,价廉易得,工艺设备简单,效果尚好,可生产和应用。最后还必须指出,目前生产和应用的很多阻燃剂,对环保常产生不利因素,应加以重视。4.3在织物阻燃加工方面,根据样品测试结果和资料分析,建议:(1棉织物阻燃剂Pyrov atex CP和Proban类型;涤纶织物阻燃剂Antiblaze19T类型;羊毛织物阻燃剂锆钛等络合物类型,国内在合成和应用上基础较好,收集到的样品中也有存在,都是较好的耐洗产品,但成本较高,可根据需要继续发展和提高。(2要研究化纤及其混纺织物的阻燃产品,加工时可请化工部门合作选用或合成合适的阻燃剂,应用工艺中可研

19、究混用或复配,开发新品种,也包括多功能整理。国内涤棉混纺织物是一类量大面广的阻燃产品,今后可多开发20/80或80/20混纺比,少用65/35混纺比。(3发展阻燃产品要根据需要控制品种,以降低成本。可以用不耐洗或半耐洗的,不必选用耐洗商品 阻燃剂。参考文献1张济邦等.织物阻燃整理,北京:纺织工业出版社,1987.2W illiam J.Weav er A na ly tical M etho ds for a T ex tileL abor ato ry A AT CC3r d Ed.19843解如阜等.纺织助剂实用分析,北京:纺织工业出版社,1987.4T echnical M anual

20、of t he A A T CC1987,62:145.5Fo rziat i F H,et al.A DR.1960,49(4:29.6Guthr ie J D,et al.T ex tile W or ld,1954,(12.7Ro sen M J.Sy st ematic A nalysis o f Sur face A ctiv e A-g ents,1960.8于永忠等.阻燃材料手册,群众出版社,1989.9陈广顺等.印染,1991,17(6:47.10张济邦.染整科技,1999,(4:32.(收稿日期:2000-05-16(上接第31页起会结块,后采用了其他化工厂生产的3501,再

21、配以适当比例的邦A浆,此问题得到解决。2.2糊料的粘度保持稳定开始准备P1粘合剂高位浆及P2粘合剂低位浆时,发现该合成增稠剂遇粘合剂粘度下降的现象。于是改变白浆制备配方,即一种糊料粘合剂为低水平粘度,一种为高水平粘度,这样既满足印花要求,又有利于粘度调节。同时为了控制粘度,每一组分都配有相应的粘度调整曲线。因大部分染料有使白浆增稠的现象,加水即可调节粘度,故白浆的制备要标准化,保持白浆粘度的恒定。2.3过滤器的清洗经常清洗过滤器以减少传递系统的阻力。2.4建立不同机台、不同织物的同色处方数据库我公司从引进自动调浆机以来,建立了同色处方数据库,由于调浆机制浆效率高,即使是在很忙的生产旺季亦能满足

22、生产要求,减少了停台时间,同时产品质量得到较大改善, 避免了前后色差等。(收稿日期:2000-01-2736印染(2000No.7阻燃剂化学分析和阻燃织物性能测试(二thi s arti cl e .Through manufa cturing and testing the various fa bri cs for many years ,it show s tha t thi s machi ne can offer hi gh automati on ,w id e suitabl e types ,stabl e product qua lity ,com pact arrangem

23、ent a nd sta ble running .Key Terms Mercerizing range Composition Fabric AutomationWang Suxia (28Application and Production of Stork IPS 1200Automatic Size MixerThe fundamenta l structure a nd principle ,key characteri stics ,m a in probl ems w hen using of Stork IPS 1200siz e mixer are covered in t

24、his paper .Key Terms Printing Size mixer Automation Formulation M anagementWang Lixin (31Brief Analysis of Mechanical SealingKey Terms D yeing and f inishing machinery Seal MeasureWang Yong (32MEASURING TECHNIQUES Chemical Analysis of Flame Retardant and Perf ormance Test of Flame Resistant Fabric (

25、II Ana lysis and test for flame retardant and the fi nished fa bri c were i ntroduced systemati cal ly .Analysis of commerci al flame retardant is accord ing to enterprise standard .Flame retardant on fabrics is ana lysed qual itati vely and quantitati ve ly .For launderable fini shed fa bric ,decom

26、posi tion method w as appli ed ;for non l aunderab le finished fabric ,extracting method w as appl ied .Sta ndard test methods both at home and abroad for fl ame resista nt fabric were introduced .Several simple and conveni ent methods and thermal analysis appli ed in research w ere introduced .Key

27、Terms Testing Chemical analysis method Thermal analysis Fire p roof ing agent Fire proo f ingZhang Jibang (33LECTURE Several Problems in Great Demand C oncerning Environment Type of Dyestuff (I The environm ental type of dyestuff has already become a requirement for the dyestuff i n the world textil

28、e market .Sev eral prob lem s in grea t dem a nd for the environmenta l hormones ,all ergy of dyestuffs and all ergi c dyestuffs ,hea vy metal s and dye auxi liari es ,cancerogeny of dyestuffs and cancerogenic dyestuffs ,AOX and dye auxili aries and so on ,w ere in vestiga ted i n this paper .They w

29、 i ll possess an important signi fi cance for the devel opment of the dyestuff industry .Key Terms D ye Assistant Heavy metal Environment protectionZhang Jie (37COMPREHENSIVE REVIEW AOX in Wool Dyeing and Felt Proof ingM ore and more concerns are focused on the infl uence of AOX (absorbable orga nic

30、 hal ogen on environment .The cur rent research and treatment situation about AOX in w ool dyei ng and fel t proofi ng were revi ewed .Key Terms D yeing Felt p roof ing Chlorination WoolWang Jing (42Chemical Mechanisms of C ellulose GraftingSurface g ra fti ng is one of the effective way to improve

31、cellulose properti es .In this article ,the chemica l mechanisms ,infl uencing factors ,opti mum process conditi ons and problem s to b e solved in cel lul ose surface grafting were i ntroduced .It provides theoreti cal basi s for the development of cellulose surface grafting technology .Key Terms Modif ication Surf ace gra f ting Cellulose f iberGuo Yalin et al (46Development Trend of Textiles in New CenturyThe devel opment trend of textil es i n new century w as revi ewed .For fi ber ,