2·1·3 有機磷阻燃
最初使用四羥甲基氯化磷的衍生物整理,該 整理劑具有還原性,整理后致使羊毛分子的二硫 鍵斷裂,導致強力大大下降[2,21]。目前應用非還 原性的有機磷整理劑如N—羥甲基甲氧基磷酰基 丙酰胺對羊毛進行阻燃整理。該整理劑可與羊毛 纖維發生交聯,添加某些交聯劑后,反應程度大大 增加,阻燃效果明顯。纖維受熱后阻燃劑分解生 成磷酸,使纖維脫水,帶走部分熱量從而使燃燒難 以繼續進行。但經其整理后會引起織物手感發 硬,因此交聯劑用量須嚴格控制。整理時采用軋—烘—焙技術,推薦用量:阻燃劑350 g/L,交聯劑100 g/L,磷酸(85%)30 g/L。整理后可耐50次水 洗[2]。
阻燃劑作用機理如下:
含磷阻燃劑也是一種自由基捕獲劑。利用質 譜技術發現,任何含磷化合物在聚合物燃燒時都 有PO·形成。它可以與火焰區域中的氫原子結 合,起到抑制火焰的作用。其作用可用下式表示:
PO·+H·→HPO· HPO·+H·→H2+PO·
這就是含磷阻燃劑的氣相作用機理。
2·1·4 氨基磺酸—尿素法
該項技術主要采用氨基磺酸作為阻燃劑,在 尿素存在下,經軋烘焙整理而成,整理時,阻燃劑 主要與羊毛纖維上氨基酸所含的氨基、羥基反應, 反應如下:
RNH2(羊毛) + NH2SO3H(氨基磺酸) = RHSO3H+NH3
ROH+NH2SO3H=ROSO3H+NH3 —SS—+NH2SO3H=—SNH2+—SSO3H
阻燃整理工作液配方為氨基磺酸20%,尿素20%,水60%,乳液率97%。工藝為浸軋工作液→ 120℃預烘3 min→150℃焙烘2 min→水洗→烘干。
整理后對織物手感無影響,可耐50次水洗。由于該法整理后對織物有拒染性,故整理須在染色后 進行[22]。
2·2 阻燃性能測試
阻燃性能的測試是阻燃整理研究中重要的環 節,20世紀80年代以來,世界各國相繼制定了許 多測試方法來評估阻燃性能[23~25],一般有以下主 要指標[24]:①點燃難易性;②火焰表面傳播速度; ③發煙能見度;④燃燒產物的毒性;⑤燃燒產物的 腐蝕性。其中①、②為最主要的評估指標。測試 方法有測定材料的燃燒廣度,續燃、陰燃時間,極 限氧指數等方法。根據火焰與試樣的相對位置又 可分為垂直法、水平法、傾斜法[23~25]。 目前常用的方法為垂直燃燒法和極限氧指數 法(LOI)。垂直燃燒法是垂直夾住試樣一端,對試 樣自由端施加規定的氣體火焰,通過測量有焰燃 燒及無焰燃燒時間等來評價試樣燃燒性能的方 法。該測試方法給出的結果可用于產品質量控制 及材料預選,但不能用來評價著火危險性。極限 氧指數法是在規定試驗條件下,在氧、氮混合氣流 中,剛好能維持試樣燃燒所需的最低氧濃度。該 指標用于表征材料被點燃的難易程度,測得的數 據重現性好,適合于工藝實驗,但也不能衡量發生 火災的危險性[25~27]。
近年來,隨著阻燃科學和技術的迅速發展,出 現了一種新型測試方法,即利用錐型量熱儀測試 材料燃燒時的熱釋放速率(Heat Release Rate)。燃 燒熱釋放速率是指單位面積試樣在燃燒過程中釋 放熱量的速率(kW/m2)。一般來說,材料燃燒時 釋放熱量越多、速度越快,火災的危險性就越大。 故該指標為可測量火災的危險性的阻燃性能參 數。錐型量熱儀除可測定熱釋放速率外還可給出 樣品點燃時間、質量損失速率、有效燃燒熱、有害 氣體含量等參數,這些參數對于分析阻燃材料的 綜合性能,進而預測材料及制品在真實火災中的 燃燒行為有重要作用[28~30]。
3 結語
羊毛由于其結構上的優勢,本身屬難燃纖維, 且穿著舒適保暖,屬高檔面料,其應用前景十分廣 闊,對其進行阻燃整理開發高附加值的高檔產品 有很高可行性。隨著人民生活水平的提高,對紡 織品的附加價值要求也越來越高,“環保”、“舒適” 成為最基本的要求,所以阻燃整理的同時,一定要 兼顧環保問題。為此,今后必須致力于新型環保 阻燃劑的開發,原來成熟的阻燃整理工藝也須進 一步改進。
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