涤纶织物阻燃涂层胶的制备与性能研究

涤纶织物阻燃涂层胶的制备与性能研究

0阳离子水性聚氨酯/丙纶涂层整理丝绸纤维的极限氧指数（loi）仅为22%。它是一种含有大量燃烧和破坏的可晶纤维。目前,涤纶织物的阻燃整理普遍遇到的难题是织物阻燃效果的耐久性差,阻燃整理时高温焙烘处理会导致织物色变,且织物本身的熔滴性无法克服,甚至在浸轧整理后更为严重阳离子水性聚氨酯由于对疏水性聚酯、丙烯基类纤维具有良好的覆盖性,在化学纤维涂层整理中应用较广。本项目制备阳离子水性聚氨酯阻燃涂层胶,并按对铁路座椅面料的阻燃性能要求相当严格的法国NFF16-101—1988标准,测试了其整理涤纶织物的阻燃效果、烟密度与烟毒性等指标。1测试1.1聚乙二醇聚乙二醇、二乙醇、dmp的合成织物纯涤纶绒面厚重织物(400g/m试剂含磷阻燃剂CJ-1(自制),聚乙二醇(PEG2000),N-甲基二乙醇胺(MDTA),三羟甲基丙烷(TMP),甲苯二异氰酸酯(TDI),乙酸,丙酮,增稠剂,纳米二氧化硅(SiO1.2合成和分类工艺1.2.1纤维在嵌段亚胺和未固结构的异氰酸酯化合物的合成反应容器中加入一定量的PEG2000,在100℃下减压蒸馏[真空度8933Pa(67mmHg)]1h,除去微量水。在一定温度下,加入计量的TDI,并用氮气保护,反应2～3h后,分析嵌段异氰酸酯NCO百分含量与设计值基本相符;降低温度并加入计量的丙酮或丁酮,稀释制得预聚物稀释液。在含端基异氰酸酯基的预聚体中加入低分子量的扩链剂TMP,于60℃反应2h,为降低反应物黏度,可适当加入溶剂丙酮,降温至40℃以下,缓慢加入一定量的亲水扩链剂MDTA和计量的丙酮,40℃恒温反应30min,生成中等分子量的中间体。将计量的乙酸加入中间体以中和,在强烈搅拌下将计量的去离子水缓慢加入到容器中,并快速分散均匀,测定其pH值在6～7。减压蒸馏脱除其中的溶剂,即得稳定的阳离子型水性聚氨酯分散液。乳液固含量为30%～35%。1.2.2阻燃涂层胶的制备阻燃涂层胶配方/%阳离子水性聚氨酯乳液60～65含磷阻燃剂CJ-130无机添加剂0～5增稠剂4～5将适量的含磷阻燃剂CJ-1和无机添加剂(下面称协效剂)加入到聚氨酯乳液中,搅拌均匀后加入适量增稠剂,调节体系黏度以制得适合涂层用的阻燃涂层胶。1.2.3层胶均匀地涂敷织物用瑞士MathisBA涂层机将阻燃涂层胶均匀地涂敷在织物背面,调整织物的上胶量,然后在定形机上100℃预烘3min,再于150℃焙烘2min。1.3织物结构表征垂直燃烧性能按GB/T5455—1997《纺织品燃烧性能试验垂直法》标准测试。极限氧指数按GB/T5454—1997《纺织品燃烧性能试验氧指数法》标准测试。烟密度和烟毒性按法国NFF16-101—1988《铁路车辆,防火性能,材料的选择》标准测试,烟气排放量根据NFX10-702(烟密度室)测定,而烟毒性根据NFX70-100测定。热重分析将剪碎的织物样品在Al差热分析将剪碎的织物样品用DSC204F1型差热扫描量热仪(德国NETZSH公司)进行测试。样品称重约5mg,升温速率10℃/min,从室温升至285℃,用高纯氮气保护,气体流速20mL/min。2结果与讨论2.1无机添加剂阻燃效果不同的无机添加剂对含磷阻燃剂的阻燃效果显示出不同的效应,有的是协同效应,有的则是对抗效应。当添加剂用量2%、上胶量180g/m由表1可知,除三氧化二锑的添加对磷系阻燃体系显示出对抗效应,其它无机添加剂则都显示阻燃协同效应。这是由于含磷阻燃剂受热分解为磷酸,再与三氧化二锑作用生成热稳定性和阻燃效果均较差的磷酸锑。观察燃烧后的残渣进行发现,各种无机添加剂的加入均使织物燃烧后成炭量明显增多,甚至可达到抑制涤纶织物熔滴的效果。其中,硼酸锌和纳米SiO由于布样为涤纶绒面厚重织物,为保持织物风格,故绒面未进行阻燃整理,因而涂层织物在氧指数试验中较易燃烧,涂层阻燃整理对织物的氧指数改善不明显,如果对氧指数也有要求,则必须对绒面也进行阻燃整理。2.2橡胶的用量对防止丝绸表面的张力影响选用纳米SiO由表2可知,上胶量为160g/m2.3涤纶织物涂层整理前后的tg分析为进一步研究阻燃剂的阻燃机理,对未整理涤纶织物和经涂层整理的涤纶织物进行热重(TG)分析,其结果见图1和表3。由图1和表3知,未经涂层整理的纯涤纶织物的起始分解温度为403.1℃,经过涂层整理织物的为378.2℃,比前者有所降低。这可能是PU阻燃涂层胶的热分解温度较低,先于涤纶织物分解,分解产物隔离了空气中的O2.4阻燃涂层胶对涤纶织物抗熔滴性能的影响未整理涤纶织物和经涂层整理的涤纶织物的差热分析DSC曲线见图2,热分析数据见表4。由图2可知,经涂层整理的涤纶织物在150～200℃有一个吸热峰,这可能是阻燃剂或PU熔融吸热所致。表4中,阻燃涤纶织物熔融峰的起始温度为219.1℃,比涤纶原布低,对应的阻燃织物则更易熔融。但试验中织物却无熔滴现象,原因可能有二:一是由于无机纳米氧化硅协效剂的存在,有效增加了熔融涤纶的黏度,减少了熔滴;二是由于含磷阻燃剂在受热时分解为磷酸或多磷酸,可形成熔融的黏性表层保护基质,且这些酸还可催化PU在热降解过程中生成大量的醇基,使PU的链端生成含磷的酯类。此外,氨基甲酸酯的N—H键也是磷酸可攻击的位置,这样经交联、芳构化、芳香族环烃的熔化、涡轮形层状炭的形成、石墨化等步骤生成了含磷的炭层。由于存在磷元素,该炭层更不易被进一步氧化,因而对涤纶织物的阻燃和抗熔滴都非常有效。由表4知,涤纶织物的最高熔融峰值温度和终止熔融温度与原布比较,基本没有变化,同样说明阻燃涂层胶对涤纶基布的性能没有影响。阻燃涤纶织物的ΔT为37.10℃,远大于未阻燃涤纶织物的16.5℃,这就使得涤纶织物在一个较大的温度范围内熔融,有利于隔断热量向纤维内部传递,阻燃效果更好。2.5人体毒性鉴定难涂层阻燃加工可赋予织物良好的阻燃性,而与此同时,阻燃也使得织物燃烧不充分,会造成烟浓度和毒性变大。烟浓度较易测得,而对热分解或燃烧产生的有害气体的毒性鉴定和分析很困难,对不同浓度毒物的多种混合物对人体的危害更难以评定。本项目对涂层后织物按NFX10-702和NFX70-100方法来测定烟密度和烟毒性(表5、6),依据数据可以算得烟指数IF值。由表5知,VOF按照下式计算ITC和IF值:式中:IF———烟指数(valueofsmokeindex)ITC———各种有毒气体混合物的烟毒性指数;tcc计算得ITC=93.1,IF=56.6,符合法国NFF16-101—1988标准。3阻燃涂层胶的应用(1)利用TDI与聚醚多元醇预聚反应,以MDEA为亲水扩链剂,可制取稳定的阳离子水性聚氨酯乳液,其可与水溶性磷系阻燃剂混合,进一步制得稳定的阻燃涂层胶。(2)该阻燃涂层胶应用于涤纶织物的阻燃涂层整理,