阻燃整理對滌綸織物物理性能的影響

王冬青，田 琳，焦 真，王彩霞，畢曉云(.， 6607；.省紡織科學(xué)研究院， 6603)

滌綸紡織品已廣泛應(yīng)用于人們的生活，而其極限氧指數(shù)(LOI)在21%左右，屬于可燃纖維，且在燃燒時會發(fā)生熔融和滴落現(xiàn)象，有潛在的火災(zāi)危險[1]。因此,為了擴(kuò)大其應(yīng)用范圍,對其進(jìn)行阻燃整理非常必要。對滌綸紡織品阻燃整理的研究中，鹵系阻燃劑曾因為其很好的阻燃效果而得到廣泛應(yīng)用，但鹵系阻燃劑在使用和燃燒過程中存在二次污染，隨著人們環(huán)保意識的增強(qiáng)，鹵系阻燃劑已經(jīng)逐漸被無鹵阻燃劑替代。磷系阻燃劑是一種目前使用范圍較廣的無鹵阻燃劑，主要分為有機(jī)磷系和無機(jī)磷系。本文中對滌綸織物進(jìn)行阻燃整理的SFR-120與ABN兩種阻燃劑均為有機(jī)磷系阻燃劑。

1 阻燃整理工藝及試樣

1.1 試樣

滌綸原織物為28 tex/28 tex 476/270平紋織物。本文分別利用SFR-120與ABN兩種阻燃劑，采用浸壓法對滌綸織物進(jìn)行阻燃整理。

阻燃后的織物與未整理織物基本參數(shù)見表1。

1.2 阻燃工藝

表1 試樣整理前后織物基本參數(shù)比較

阻燃劑由山東省染整技術(shù)開發(fā)公司提供。阻燃整理工藝流程如下：

1.2.1ABN整理

ABN 200 g/L

磷酸氫二鈉 調(diào)pH=6.5

潤濕劑 0.4 g/L

施加工藝： 溫室兩浸兩軋→預(yù)烘(110℃×2 min)→烘焙(200℃×2 min)

1.2.2SFR-120整理

SFR-120 250 g

水 1 000 g

施加工藝:溫室兩浸兩軋→預(yù)烘(120℃×2 min)→烘焙(180℃×2 min)

2 實驗儀器及測試方法

2.1 阻燃性能

儀器：LFY-605自動氧指數(shù)測定儀。按GB/T 5454—1997《紡織品燃燒性能測試 氧指數(shù)法》。

2.2 斷裂拉伸性能

儀器：YG065電子織物強(qiáng)力儀。按GB/T 3923.1—1997《紡織品織物拉伸性能》斷裂強(qiáng)力和斷裂伸長率的測定條樣法測試，經(jīng)緯向各測5個試樣，取平均值。

2.3 撕破強(qiáng)力

儀器：YG065電子織物強(qiáng)力儀。按GB/T 3917.3—2009《紡織品 織物撕破性能》梯形試樣撕破強(qiáng)力的測定測試。經(jīng)緯向各取5個試樣，取平均值。

2.4 耐磨性

儀器：Y522織物耐磨儀。三種試樣分別進(jìn)行5次實驗，加壓1000 g，摩擦300轉(zhuǎn)后，計算試樣重量損失率及耐磨指數(shù)。耐磨指數(shù)按公式(1)計算。

Ai=n/Δm

(1)

式中

Ai——耐磨指數(shù)，單位為次/mg；

n——總摩擦次數(shù)，單位為次；

m——試樣在總摩擦次數(shù)下的質(zhì)量損失，單位為mg。

3 實驗結(jié)果與分析

3.1 阻燃性能

極限氧指數(shù)是指將試樣置于垂直的試驗條件下，在氧、 氮混合氣流中，測定試樣剛好維持燃燒所需最低氧濃度。氧指數(shù)高表示材料不易燃燒，氧指數(shù)低表示材料容易燃燒，一般認(rèn)為氧指數(shù)<22屬于易燃材料，氧指數(shù)在22～27之間屬可燃材料，氧指數(shù)>27屬難燃材料。氧指數(shù)大于27的織物有良好的阻燃效果，可用作阻燃織物。

滌綸纖維屬可燃纖維，極限氧指數(shù)約為21。由表2可知，經(jīng)ABN和SFR-120兩種阻燃劑分別阻燃后，織物氧指數(shù)上升到36.2和32.6，阻燃效果明顯。其中阻燃劑ABN阻燃效果稍好于阻燃劑SFR-120。

表2 試樣整理前后織物極限氧指數(shù)比較

SFR-120的主要成分是磷氮復(fù)合型聚合物。磷系阻燃劑在燃燒時生成磷酸、 偏磷酸、 聚偏磷酸等 ,它們能使聚合物炭化形成炭膜[2]。氮系阻燃劑受熱易分解生成CO2、NH3、N2等不燃性氣體，這些氣體不僅能夠稀釋可燃物，而且有的氣體如N2還可捕捉自由基，從而達(dá)到阻燃的目的[3]。

ABN屬環(huán)籠狀磷酸酯阻燃劑，具有季戊四醇骨架的磷酸酯在聚合物燃燒時，能形成一層焦炭層保護(hù)膜，阻燃性能良好[4]。

3.2 斷裂拉伸性能

圖1為試樣整理前后織物的經(jīng)向強(qiáng)力-伸長曲線，圖2為緯向強(qiáng)力-伸長曲線。表3為試樣整理前后織物斷裂拉伸性能比較。

表3 試樣整理前后織物斷裂拉伸性能比較

由表3可知，阻燃后織物較未阻燃織物經(jīng)向強(qiáng)力無明顯變化；ABN阻燃織物經(jīng)向伸長率比原織物高15%，SFR-120阻燃織物經(jīng)向伸長率比原織物高5%。ABN阻燃織物緯向強(qiáng)力比原織物高13.7%，SFR-120阻燃織物緯向強(qiáng)力比原織物高7.7%；ABN阻燃織物緯向伸長率比原織物高14%，SFR-120阻燃織物緯向伸長率比原織物高6.3%。

圖1 經(jīng)向強(qiáng)力-伸長曲線

圖2 緯向強(qiáng)力-伸長曲線

分別使用兩種阻燃劑阻燃后織物強(qiáng)力與伸長無明顯下降，說明這兩種阻燃劑沒有破壞滌綸纖維的內(nèi)部分子結(jié)構(gòu)。

3.3 撕破強(qiáng)力

表4為試樣整理前后織物撕破強(qiáng)力比較。由表4可知，ABN阻燃織物經(jīng)向撕破強(qiáng)力比未阻燃織物高18.2%；SFR-120阻燃織物經(jīng)向撕破強(qiáng)力比未阻燃織物高2.1%。兩種阻燃劑阻燃后織物與未阻燃織物緯向撕破強(qiáng)力相比幾乎無變化。

表4 試樣整理前后織物撕破強(qiáng)力比較

3.4 耐磨性

織物阻燃前后耐磨性能的變化見表5。由表5可知，兩種阻燃劑阻燃后織物耐磨性均下降，其中SFR-120阻燃織物耐磨指數(shù)較未阻燃織物下降18.06%，ABN阻燃織物耐磨指數(shù)較未阻燃織物下降9.05%。

表5 試樣整理前后織物耐磨性比較

4 結(jié)論

4.1用阻燃劑ABN和阻燃劑SFR-120對滌綸織物進(jìn)行阻燃整理，織物極限氧指數(shù)明顯上升；

4.2兩種阻燃劑阻燃整理后的織物與未阻燃織物比較，經(jīng)向斷裂強(qiáng)力無明顯變化，斷裂伸長變大，其中經(jīng)ABN阻燃的織物斷裂伸長較經(jīng)SFR-120阻燃的織物經(jīng)向斷裂伸長大；緯向斷裂強(qiáng)力有小幅度上升，其中ABN阻燃的織物較SFR-120阻燃的織物緯向斷裂強(qiáng)力大。

4.3兩種阻燃劑整理后，織物經(jīng)向撕破強(qiáng)力有一定上升，其中ABN阻燃織物經(jīng)向撕破強(qiáng)力上升較大；緯向撕破強(qiáng)力幾乎不變。

4.4兩種阻燃劑阻燃后織物耐磨性均下降，其中SFR-120阻燃織物耐磨性下降較大。

[1] 寧培森,王紅梅,丁著明.磷系阻燃劑的研究進(jìn)展[J].精細(xì)與專用化學(xué)品,2007,15(11):5—9.

[2] 馬雅琳,王標(biāo)兵,胡國勝.阻燃劑及其阻燃機(jī)理的研究現(xiàn)狀[J].材料導(dǎo)報，2006,5(20)：392—395.

[3] 陳建.阻燃劑應(yīng)用研究綜述[J].化工中間體，2007,(10)25—27.

[4] 管興華.有機(jī)磷酸酯阻燃劑的綜述[J].粘接,2009,(10):62—66.