涤棉混纺织物阻燃剂PN-1与PN-2阻燃性能的比较

原作者:[标签:作者] 添加时间:2007-06-30 原文发表:2007-06-30 人气:27

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0.前言
涤棉混纺织物由于服用性能优良和结实耐用，深受消费者欢迎，然而，由于它们易于燃烧造成火灾事故，并导致巨大损失，因此阻燃整理的研究受到普遍关注［1］。至今为止，人们发现对涤棉织物的阻燃远比对其中任一组份的阻燃要困难。其原因主要有：第一，因为棉是一种不熔融不收缩的易燃性纤维，当涤棉制品燃烧时，棉纤维发生炭化，对涤纶起了一种类似乎烛芯的支架作用，从而阻碍了涤纶的熔滴脱离火源；第二，涤纶和棉两种聚合物或它们的裂解产物的相互热诱导，加速了裂解产物的溢出，因此涤棉织物的着火速度比纯涤纶和纯棉要快得多；第三，在燃烧过程中，阻燃剂能在涤和棉二种组分间迁移。因此，也给涤棉织物的阻燃带来了困难。同时，涤棉混纺织物受热时，受热熔融的涤纶组份会覆盖在涤纤维表面，而涤纤维及其裂解生成的炭会形成骨架，阻止织物收缩，致使熔融的涤纶成为着火区的一种燃料，使织物燃烧更加剧烈［2］。
因此，要降低涤棉混纺物的可燃性，要做到以下几点：(1)混纺织物中每一组份都进行阻燃化。(2)混纺织物阻燃整理时，采用各自合适的阻燃剂，其中作用最好能互补或互不干扰。(3)消除骨价效应和两组份的干扰作用。
磷氮系阻燃剂在纯棉织物上是最有效的阻燃剂之一，同时，由于磷氮二者之间的协同效应，使其在涤棉混纺织物的应用上也有很大的发展。本文采用四羟甲基氯化磷(THPC)与酰胺类化合物和氨反应，形成了一种溶于水的预缩体作为阻燃剂PN-1和PN-2。阻燃剂PN-1和PN-2是利用了磷氮阻燃体系对纤维素纤维的固相阻燃有明显的协效作用。因为含氮化合物的加入可减少磷系阻燃剂的用量，提高了阻燃效果。同时，氮与磷会首先形成磷酰胺类结构，然后生成P-N键，这样可增强与纤维伯羟基发生磷酰化的反应能力，抑制了左旋葡萄糖的生成。当织物引燃后，阻燃聚合物中的磷，便与空气中的氧起反应，生成五氧化二磷(P2O5)，五氧化二磷是一种强脱水剂，能从纤维中夺出水分子，五氧化二磷遇到水后，就生成了聚磷酸，聚磷酸将会把纤维中的水继续除去，实际上是把纤维素还原成为不燃的炭，同时聚磷酸也很容易包覆在纤维的外面，从而抑制与氧的反应，避免生成可燃性气体一氧化碳。当棉纤维炭化后，相当于炭纤维，它就成为合成纤维的骨架，合成纤维分布在炭纤维中间，此时合成纤维大部分也随着纤维炭化而无法燃烧，结果便阻止了织物的燃烧.｛3｝。
本文主要就阻燃剂PN—1和PN—2对涤棉混纺织物的阻燃性能和整理条件进行了比较研究。

1.实验材料与方法
1.1实验材料
1.1.1阻燃剂
涤棉混纺织物阻燃剂PN—1与PN—2 (自制)。
1.1.2助剂
有机硅柔软剂SR，JFC渗透剂等，助剂均为工业级。
1.1.3试剂
甲醛，尿素，三聚氰胺，三乙醇胺，NaOH，H2O2，Na2SiO3，NaAc，Na2CO3等，试剂均为市售AR和CP级。
1.1.4织物
试验用织物均为65/35涤棉平布，规格45s×45s，110×76，经退浆，煮练和漂白处理。
1.2织物阻燃整理工艺过程
工作液组成：PN，TMM，尿素，NaAC，柔软剂等。
工艺流程：二浸二轧(轧液率75％-80％)→焙烘(150℃／4min)→氧化(0.1％H2O2，0.02％NaOH，40℃)→皂洗(2g／1 NA2CO3，4g／1肥皂)→水洗→烘干。
1.3主要测试方法：
织物性能指标均在温度20±2℃，相对湿度65±5％的条件下，平衡24小时后测试。
1.3.1阻燃性能：垂直织物阻燃性能测试仪。包括：损毁长度，余燃时间，阴燃时间等.
1.3.2断裂强度：YG026－250型织物强力仪
1.3.3撕破强度：Elmendorf法.
2.实验结果分析
2.1 PN-1与PN-2阻燃剂结构比较
阻燃剂PN-1和PN-2的可能结构为：

表1为阻燃剂PN-1与PN-2分子结构中氮磷元素的含量情况。表1数据表明，阻燃剂PN-1与PN-2的P／N之比大约相等。这说明它们的氮磷协同效应大致相同，都能与涤棉混纺织物形成网状结构.［4］。PN-2的磷含量高于PN-1。但其分子的单元结构比PN-1小，易透入到纤维内部。使织物的增重较大；而PN-1分子的单元结构大，容易固着在纤维上，使织物阻燃后的损毁长度要比PN-2低。

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