唐福興

(1.三明職業(yè)技術(shù)學(xué)院，福建 三明 365000；2.三明市火龍紡織化工有限公司，福建 三明 365000； 3.三明東昇化工有限公司，福建 三明 365000)

新型阻燃劑用于棉織物的阻燃研究

唐福興1,2,3

(1.三明職業(yè)技術(shù)學(xué)院，福建 三明 365000；2.三明市火龍紡織化工有限公司，福建 三明 365000； 3.三明東昇化工有限公司，福建 三明 365000)

作為防護(hù)性功能紡織品的阻燃整理，存在著各種不同性能測試方法。通過正交實(shí)驗(yàn)考察了新型阻燃劑對棉織物阻燃工藝的影響，測試了阻燃整理前后棉織物的阻燃效果。結(jié)果表明，新型阻燃劑對棉織物的阻燃最佳工藝為：阻燃劑用量100g/L、焙烘時(shí)間80 s、焙烘溫度 140℃。

棉織物；阻燃劑；研究；新型

自上世紀(jì)80年代以來，純棉織物越來越受到人們的青睞，同時(shí)人們對棉織物的阻燃性要求也越來越高。純棉耐久阻燃織物不僅要有一定的阻燃效果，還要求耐洗滌和耐久等性能，同時(shí)對棉織物強(qiáng)力損失也提出了要求。隨著人們生活與環(huán)境條件的不斷改善，紡織品的應(yīng)用范圍不斷擴(kuò)大，特別是對阻燃紡織品的需求越來越多[1-3]，除了服裝類外,像鐵路，船舶，汽車運(yùn)輸中的貨物用布：港口、碼頭倉庫用的蓬布、遮蓋物；建筑物頂棚及箱包用布，建筑內(nèi)裝飾材料，賓館墻布，辦公家具裝飾貼面、地毯、家具內(nèi)襯；交通工具內(nèi)裝飾材料，飛機(jī)、汽車、船舶座椅面料、車頂、汽車地毯、行李箱內(nèi)襯及坐墊等都需進(jìn)行阻燃整理[4-5]，其中阻燃棉織物占據(jù)了很大一塊市場。

阻燃劑是用以提高紡織材料的抗燃性，即阻止材料被引燃及抑制火焰?zhèn)鞑サ闹鷦Ｗ枞紕┲饕糜谧枞己铣珊吞烊桓叻肿硬牧?。阻燃劑?yīng)當(dāng)高效、低毒，與被阻燃材料的相容性好，不易遷移，具有足夠的熱穩(wěn)定性，不致過多惡化基材性能，對紫外線及光的穩(wěn)定性優(yōu)良，且價(jià)格適中。但同時(shí)滿足上述條件幾乎是不可能的，所以選擇實(shí)用的阻燃劑，大多是在滿足基本要求的前提下，在其他要求間求得最佳的平衡[6-7]。按阻燃劑與被阻燃基材的關(guān)系，阻燃劑可分為添加型及反應(yīng)型兩大類，目前應(yīng)用廣泛的是添加型阻燃劑，但反應(yīng)型阻燃劑效果也是很優(yōu)良的阻燃品種。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 材料及儀器

材料：純棉半制品；

藥品：新型阻燃劑(三明東昇化工有限公司)、燒堿(三明東昇化工有限公司)；

實(shí)驗(yàn)儀器設(shè)備：YG(B)101-2型電熱恒溫鼓風(fēng)干燥箱預(yù)烘機(jī)(上海圣欣科學(xué)儀器有限公司)、電子稱(浙江余姚市金諾天平儀器有限公司)、SR-CH2電磁爐(尚明堂)、電子天平(浙江余姚市金諾天平儀器有限公司)、連續(xù)化小樣定型烘燥機(jī) MINI-TENTER(廈門瑞比)、EL400立式軋車。

前處理工藝流程：棉織物→10 g/L燒堿→煮30min→水洗→烘干。

1.2 實(shí)驗(yàn)方法

1.2.1 阻燃整理工藝一

阻燃劑: 40 g/L；純棉半制品織物一塊。

工藝流程及條件：棉織物浸漬在阻燃液中→擰干→烘干(100℃ 2～3min )→焙烘(130℃ 2min)。

1.2.2 阻燃整理工藝二

阻燃劑：40 g/L；純棉半制品織物一塊。

工藝流程及條件：浸軋阻燃液(二浸二軋)→烘干(100℃ 2～3min)→焙烘(130℃ 2min)。

1.2.3 阻燃劑整理正交實(shí)驗(yàn)

分別將阻燃劑用量40、80、100 g/L和焙烘時(shí)間60、90、120 s和焙烘溫度130、140、150℃。做正交實(shí)驗(yàn)得出最佳工藝。

1.2.4 阻燃劑單因素實(shí)驗(yàn)

(1)阻燃劑用量：固定其他條件不變，阻燃劑的用量分別為80、90、100、110、120g/L、作對比，選出阻燃性最好的實(shí)驗(yàn)結(jié)果。

(2)焙烘溫度：固定其他條件不變，焙烘時(shí)間分別為120、130、140、150、160℃作對比，選出阻燃性最好的實(shí)驗(yàn)結(jié)果。

(3)焙烘時(shí)間：固定其他條件不變，焙烘時(shí)間分別為40、50、60、70、80s作對比，選出阻燃性最好的實(shí)驗(yàn)結(jié)果。

1.3 測試方法

1.3.1 阻燃性能

按 GB/T 5455—1997《紡織品燃燒性能試驗(yàn)垂直法》測定損毀長度 、續(xù)燃時(shí)間、陰燃時(shí)間。按 GB/17591-2006《阻燃織物》評定織物阻燃性能。

1.3.2 斷裂強(qiáng)力

將試樣在同一大氣條件下平衡24 h以上再進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，取寬為5cm(公差半根絲)，長為25 cm的布樣每組3個(gè)試樣在YG026B電子織物強(qiáng)力機(jī)上測定其斷裂強(qiáng)力，取平均值。

2 結(jié)果與分析

在大量文獻(xiàn)[8-9]的分析和總結(jié)本實(shí)驗(yàn)前期工作的基礎(chǔ)上，本實(shí)驗(yàn)采用正交法設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)[10]，設(shè)計(jì)了3個(gè)因素3水平的正交實(shí)驗(yàn)，選用了半制品棉布，以半制品棉布阻燃性為參考指標(biāo)，探討了以上三個(gè)因素對棉布阻燃性的影響，從而找出最佳方案。在初步實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)上，確定各因素水平范圍。表1為阻燃方式的比較，表2正交實(shí)驗(yàn)及棉織物阻燃性結(jié)果，表3阻燃劑正交實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理結(jié)果。

表1 阻燃方式比較

實(shí)驗(yàn)表明：第二種方法的阻燃性較好，所以采用浸軋實(shí)驗(yàn)方法進(jìn)行阻燃整理。

表2 正交實(shí)驗(yàn)及阻燃性

表3 阻燃劑正交實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理結(jié)果

由表3可以看出，在阻燃劑用于棉織物的阻燃過程中，影響棉織物阻燃三個(gè)影響因素的主次順序?yàn)椋鹤枞紕┯昧?焙烘時(shí)間>焙烘溫度。阻燃劑用量為主要影響因素。此外根據(jù)極差分析結(jié)果可知各因素的較優(yōu)水平[11]組合為：阻燃劑用量為100g/L、焙烘時(shí)間為60s、焙烘溫度為140℃。

2.1 阻燃劑用量對棉織物阻燃性的影響

表4 阻燃劑用量對棉織物阻燃性的結(jié)果分析

由表4可知，在固定棉織物的焙烘溫度：140℃、焙烘時(shí)間：60s，通過改變阻燃劑的用量進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，阻燃后棉織物經(jīng)阻燃性能測試時(shí)，發(fā)現(xiàn)其撤火即滅無陰燃，因此選擇阻燃劑用量100 g/L，顯示出其阻燃性能優(yōu)異。

2.2 焙烘溫度對棉織物阻燃性的影響

由表5可得，在固定阻燃劑用量：100 g/L、焙烘時(shí)間：60 s，通過改變棉織物的焙烘溫度，阻燃后棉織物經(jīng)阻燃性能測試時(shí)，發(fā)現(xiàn)其撤火即滅無陰燃，因此選擇焙烘溫度為140℃，顯示出其阻燃性能優(yōu)異。

表5 焙烘溫度對棉織物阻燃性的結(jié)果分析

2.3 焙烘時(shí)間對棉織物阻燃性的影響

表6 焙烘時(shí)間對棉織物阻燃性的結(jié)果分析

由表6顯示，當(dāng)阻燃劑用量：100g/L，焙烘溫度：140℃時(shí)，通過改變棉織物的焙烘時(shí)間，阻燃棉織物經(jīng)阻燃性能測試時(shí)，發(fā)現(xiàn)其撤火即滅無陰燃，其陰燃性能優(yōu)異，因此選擇焙烘時(shí)間為60s。

再分別對未經(jīng)阻燃和經(jīng)阻燃(工藝為：新型阻燃劑用量為100 g/L、焙烘時(shí)間為60s、焙烘溫度 140℃)棉織物按照1.3.2的測試方法進(jìn)行強(qiáng)力測試，測試結(jié)果為：未經(jīng)阻燃棉織物強(qiáng)力為：802N，經(jīng)阻燃棉織物強(qiáng)力為：790N，這說明了采用阻燃整理后，棉織物的強(qiáng)力沒有明顯變化，不對棉織物強(qiáng)力產(chǎn)生影響，這種新型阻燃劑可用于棉織物的阻燃整理。

3 結(jié)論

由上述實(shí)驗(yàn)得出使用新型阻燃劑對棉織物進(jìn)行阻燃整理，其影響因素有阻燃劑的用量、焙烘的時(shí)間、焙烘的溫度。選擇好的阻燃工藝，不但能增大阻燃效率而且可以節(jié)約成本[12-14]。從而可得到阻燃性會跟阻燃劑的用量成正比，反之過少的阻燃劑會使阻燃效果在有限的時(shí)間內(nèi)與織物的接觸減少導(dǎo)致了阻燃性降低[15-17]。綜合考慮阻燃整理后棉織物燃燒性能，確定新型阻燃劑用量為100 g/L、焙烘時(shí)間為60s、焙烘溫度 140℃時(shí)阻燃效果最好，且棉織物強(qiáng)力沒有明顯變化。

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(本文文獻(xiàn)格式：唐福興.新型阻燃劑用于棉織物的阻燃研究[J].山東化工,2017,46(7):31-32,36.)

2017-02-23

三明市科技計(jì)劃項(xiàng)目(2015-G-7)；福建省高校杰出青年科研人才培育計(jì)劃項(xiàng)目(閩教科(2016)23號)

唐福興(1964—)，男,福建福州人,工程師,講師,主要從事染整基礎(chǔ)化學(xué)教學(xué)與科研。

TQ314.24

A

1008-021X(2017)07-0031-02