涤棉混纺织物的阻燃机理

涤棉混纺织物的阻燃机理

0当前织物上涤纶织物的特性20世纪60年代初，中国开发出了混合棉纺织机，俗称“棉纺”和“棉纺”。二者的区别在于“涤棉”指的是所含涤纶成份较高,通常大于65%,又叫做T/C纱;“棉涤”则是棉成份较高,称为CVC纱。因其产生在物资匮乏、缺少色彩的大环境下,加之涤棉布在干、湿条件下,弹性和耐磨性都较好,尺寸稳定,缩水率小,且具有挺拔、不易皱折、易洗、快干的特性而广受市场欢迎。为适应不同层次消费者的需求,当前市场上流行的主要有65/35、55/45、50/50、20/80等不同混纺比的织物。涤棉布在中国的商品名叫做“的确良”,是一种化纤织物,通常被用来做劳动防护服、消防服、军队作战服、床上用品和室内装饰织物等。由于其中所固有的涤纶属于疏水性纤维,对油污的亲和力很强;而且在穿着过程中易产生静电积聚而吸附灰尘;加之废弃后的织物难以生物降解;手感也不如纯棉舒适;穿着不透气不贴身等一系列缺点,故而在注重生态、环保和健康理念的今天,其使用规模的扩大化受到了一定的影响。涤纶织物受热时首先产生融缩,其燃点高于熔点,燃烧时常伴随熔落现象,而带有很大热量的熔滴滴落,则有利于火焰熄灭。棉织物燃烧后,形成炭渣,目前所使用的大部分棉用阻燃剂,原理也都是促使棉纤维燃烧成炭。但研究发现,当热塑性和非热塑性的纤维在一起时,将不再是简单的某种单一组分燃烧效果叠加或者平均,而是会出现一定程度的加剧综合国内外对涤棉阻燃的研究,目前为止,虽然在织物的改性,测试技术的迭代,阻燃剂新种类的开发以及机理的探讨都取得了大量成果,但暂时还依然没有一套成熟系统的、可大范围推广的加工工艺1燃烧过程的概念绝大多数的纺织品都是有机的高分子材料,在热源存在的条件下,热量促使纤维材料发生裂解,产生可燃性物质。这些分解产物会在火焰中继续氧化、燃烧,放出大量的热,进而促进纤维材料继续裂解,这样就可以使整个燃烧循环下去。只有了解燃烧的过程,阻燃才会有针对性。阻燃机理因所使用的阻燃剂种类以及施加的纤维材料不同而有所区别,有时是单独作用,有时涉及多个协同作用。但大体上涵盖了固液气三相,有如下几个显著性的观点。1.1发生相变时纤维阻燃整理涂覆在纤维材料表面的高热容量阻燃剂,在发生相变,脱水或脱卤化氢等吸热反应时,带走大量的热,使纤维本体维持在着火点以下,从而达到阻燃目的。1.2降低燃烧体系的自由基含量阻燃剂由于本独特的化学成分改变了纤维材料自身的分解速率,或者阻燃剂受热分解形成的自由基与纤维分解产物结合,使整个燃烧体系能量降低,阻止了燃烧。1.3气体稀释由于阻燃剂分解产生的不燃性气体,如CO1.4阻燃改性纤维在热能作用下,阻燃剂本身变成熔融态,在纤维表面形成了保护层,既隔绝了空气,又阻止了热传导和热辐射,减少了反馈作用,从而达到阻燃效果。1.5热裂解反应通过阻燃剂的作用,改变纤维大分子链的热裂解反应历程,促使其发生脱水、缩合、环化、交联等反应,直至炭化,从而减少可燃性气体的产生,达到阻燃效果。2棉、涤等混纺织物的阻燃效果AlongiJ等研究表明,5+5BL的扫描电镜图片可以看出完全均匀致密覆盖两种组分,但却有裂纹存在;10+10BL完全覆盖棉组分,涤纶有部分区域没有覆盖,这也限制了其热稳定性和阻燃性。而5+5QL和10+10QL不仅均匀覆盖了两组分,而且裂纹数量也大大的减少。热重分析显示,在空气中,相比于10+10BL,5+5BL在失重的第一个阶段延缓了棉组分的分解,但两者都加剧了第二阶段涤组分的分解,在织物质量损失的第三阶段,10+10BL残余量比其他的要多;QL的组装则对织物热稳定较好。经过组装后的织物点燃时间都得到延长且不发生续燃,10+10BL残渣比其他三种要多,但其点燃时间也最短,原因是裂纹加速了燃烧。10+10QL的总放热最小,峰值放热速率也最小,但放烟量也最大。R.BruceLeBlanc等N.Inagak等戴珊珊等MahajanG等张方林金银山等黄萍而沈勇等李强林等章梦洁缪毓镇Inagoki等系研究磷酸醋对不同混纺比涤/棉混纺织物的阻燃效果,发现阻燃效果总是随着棉组分增加而减少。因此提出如果棉组分能使其具有与涤纶相似的热熔性能,这类对涤纶有效的阻燃剂也就会对涤/棉混纺织物同样有效。这也就是又将棉组分乙酞化后再将混纺织物作阻燃化加工的道理所在有机磷阻燃剂虽有良好的耐洗性、耐久压烫性,但存在使断裂强度下降,变色和产生臭气,有毒性等问题,而有机硼阻燃剂则由于水解稳定性和价格等问题也限制了它的使用。因此在1996年,叶慧敏等刘森王黎明等90/10、50/50的涤棉割绒地毯和一些多羧酸化合物,如1,2,3,4-丁烷四羧酸、柠檬酸甚至只有两个羧基的马来酸酯化反应,都可以获得满足乌洛品测试的阻燃效果。BlanchardEJ等3阻燃涤纶纤维的研究方法综合国内外对涤棉混纺织物的阻燃整理来看,涤棉的阻燃整理难度远大于单一纤维织物,这主要是和分解产物诱导作用,阻燃剂两组分热迁移等原因有关。我们对棉织物的燃烧行为已经基本清楚,但是由于涤纶的复杂性,涤纶的燃烧行为,我们只是在某温度范围类有个大概的判断,不能具体,这或许也是导致涤棉混纺阻燃困难的一个很重要的原因。由于涤纶本身的优越性,以及庞大的市场份额,因此很多国内外研究人员都试图找出阻燃的方法,但目前为止尚不能有一个成熟的生产工艺。为了打破困境,很多的研究人员也把眼光投向了纤维的本身,例如将改性涤纶纤维,如TreviraCS或ToyoboGH与棉纤维混纺,再对其织物利用棉型阻燃剂进行处理,但