對亞麻黃麻織物阻燃研究

麻類纖維具有吸濕散濕快、拉力強、完澤好、絕緣好、耐酸堿、抗腐蝕等特點,具有良好的衛(wèi)生保健性能及透氣、滑爽、粗獷、豪放、紋理自然、色調(diào)柔和、挺括大方等獨特風(fēng)格。在國內(nèi)外,麻制品被廣泛用于工作裝、裝飾和其它領(lǐng)域。目前,發(fā)達國家對麻制品的需求量日益增加,其中一個主要用途是做居室的裝飾,如桌布、沙公布、墻布、窗簾及床上用品等。從居室安全防火角度來看,麻類制品的防火后整理日趨重要,倍受布料工程技術(shù)人員關(guān)注[1]。本文主要探討亞麻織物、黃麻織物的防火后整理,從而確定佳工藝和技術(shù)。

1　防火機理

引起燃燒必須具備可燃物質(zhì)、火源和氧氣3個條件,燃燒過程的實質(zhì)就是固相分解轉(zhuǎn)向氣相氧化的過程[2]。燃燒循環(huán)如圖1。

由圖1可知,可燃物和火源接觸后,首先發(fā)生熱分解(固相分解),產(chǎn)生可燃性氣體,在氧氣的作用下發(fā)生燃燒(氣相氧化),氣相氧化產(chǎn)生大量的熱,這些熱量又作為熱源的補充促進固相分解,從而構(gòu)成了燃燒循環(huán)。不難理解,切斷這種循環(huán),抑制固相分解(減少可燃氣體的產(chǎn)生)或抑制氣相燃燒(削弱可燃性氣體的熱能級),都可以起到防火的效果。亞麻、黃麻纖維屬纖維素纖維范疇,纖維素纖維及木質(zhì)素纖維的結(jié)構(gòu)和化學(xué)組分對它們的熱性能影響很大。纖維經(jīng)防火后整理后,其起始裂解溫度降低了,甚至其裂解終止溫度比未防火纖維的起始裂解溫度還要低,而殘渣的重量卻增加了,這是防火劑的存在改變了裂解機理所致:經(jīng)防火后整理的纖維在300℃左右就開始脫水炭化,而抑制在340℃以上纖維素的1,4苷鍵斷裂時生成左旋葡萄糖。因為β—葡萄糖1,4苷鍵斷裂,其中間產(chǎn)物經(jīng)實驗研究生成左旋葡萄糖或生成1,6脫水β—D呋喃葡萄糖,生成左旋葡萄糖后則簡單生成各種可燃性氣體。

纖維經(jīng)含磷防火劑后整理后,由于降低了纖維的起始裂解溫度,含磷防火劑在較低的溫度下即可分解生成磷酸,隨著溫度的升高變成偏磷酸,繼之縮合成聚偏磷酸,聚偏磷酸是一種強烈的脫水劑,促成纖維素碳化,抑制了可燃性裂解產(chǎn)物的生成,從而起防火作用。此外,分解產(chǎn)生的磷酸,又會形成不揮發(fā)性的愛護層,既能隔絕空氣,又是纖維素燃燒中使碳氧化成一氧化碳的催化劑,因而,減少了二氧化碳的生成。由于碳生成一氧化碳的生成熱(110·4kJ/mol)小于生成二氧化碳的生成熱(394·6kJ/mol),這樣有效地抑制了熱量的釋放,阻擋纖維素的燃燒。故其防火作用主要是發(fā)生在凝固相部分[3]。

2　材料及實驗

2·1　材料和儀器

織物:經(jīng)煮練漂白的亞麻織物,黃麻織物;藥品:防火劑,062樹脂,JFC滲透劑,磷酸,氯化鎂,胖皂;儀器設(shè)備:702-2型電熱鼓風(fēng)箱,恒溫水浴鍋,小軋車,YG815垂直法織物燃燒性能測試儀,YG065型電子織物強力測試儀,LLY-01B電腦操縱硬挺度儀。

2·2　實驗方法

2·2·1　試樣稱重　

試樣預(yù)先放置在溫度為(21±1)℃,相對濕度為(65±2)%的室內(nèi)8h以上,稱出防火處理前空白試樣每平方米重(精確到0·1g)。

2·2·2　永久性防火后整理工藝

織物→浸軋(軋液率75%~80%)→烘干(105℃、5min)→焙烘(155℃、4min,160℃、3min,170℃、1·45min)→皂洗(皂粉3g/L、60℃、3min)→烘干。

2·2·3　防火效果測定　

對全部經(jīng)過防火后整理后的織物進行測定,根據(jù)GB5455-97規(guī)定,采納垂直燃燒試驗法測織物防余燃、防陰燃及炭長(被燒焦的大長度),在垂直燃燒試驗儀上測量。

2·3　實驗結(jié)果及商量

亞麻織物的防火后整理實驗采納正交設(shè)計法[4]L9(34)正交表,見表2。圖2反映了工藝指標(biāo)隨各影響因素變化的規(guī)律。極差、方差分析見表3。

對防火后的亞麻織物進行硬挺度及拉伸測試,并對所得結(jié)果進行方差分析見表4。黃麻織物采納L4(23)正交表,實驗因素水平、實驗安排及結(jié)果見表5所示,極差和方差分析見表6。對防火后的黃麻織物進行硬挺度及拉伸測試,并對測試結(jié)果進行方差分析,分析結(jié)果見表7。

3　結(jié)　論

1·對亞麻織物防火后整理影響大的因素是焙烘溫度,其次為樹脂濃度、防火劑濃度和軋液率,佳工藝為A3B1C1D1,即防火劑的濃度采納350g/L,樹脂濃度為40g/L,焙烘溫度155℃,4min,軋液率為75%。

2·各因素各水平在a=0·25時,樹脂濃度和焙烘溫度影響顯著,但在a=0·1以下認為各因素各水平的效應(yīng)相等,即防火劑濃度、樹脂濃度和焙烘溫度影響因素趨于一致。

3·防火劑濃度、樹脂濃度和軋液率對防火后整理后的亞麻織物彎曲長度影響顯著。防火劑濃度、焙烘溫度和軋液率因素對斷裂強力的影響趨于一致。

AAAKY，7II56U65

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