涤纶用阻燃剂的优选及阻燃工艺的研究 yd8802
王阳 西安工程大学纺织与材料学院（陕西西安 710048）
收稿日期：2007-02-12
作者简介：王阳(1984-)，女
原载：染整技术2007/5；34-37
【摘要】分别研究了赫特集团生产的棉用阻燃剂与涤纶用阻燃剂的阻燃效果。实验证明HerstRFPK8002适用于棉织物的阻燃整理，HerstRSAF8078适用于涤纶织物的阻燃整理。这两种阻燃剂不但具有优异的阻燃效果，而且也具有良好的耐洗性，是一种经济又环保的新型阻燃剂。
【关键词】阻燃剂;阻燃整理;棉织物;涤纶织物;耐洗性;环保
【中图分类号】TS195·592文献标识码:B 文章编号:1005-9350（2007）05-0034-04
目前有相当多的火灾起因与室内装饰织物有关。其中室内装饰织物由火柴和香烟为点燃源的占70%，而且在毁灭性的火灾中，室内装饰织物首先着火的占20%以上。床上用品也近乎占20%。目前，涤纶纤维广泛地应用于装饰用布等领域，但涤纶纤维的极限氧指数(LOI)介于20-22之间，仍属于可燃纤维，且在燃烧时会发生熔融和滴落现象，在火灾中十分危险。由于欧美等国对多种纺织品的可燃性指标都有严格的规定，致使我国一些涤纶纺织品的出口严重受阻。阻燃整理方便灵活、工艺简单、成本低，适用于小批量、多品种阻燃涤纶织物的生产。本文将选用安全无毒、阻燃效果好、价格低廉的磷系阻燃剂，并采用NaOH预处理和热熔法阻燃整理工艺，以增加其耐水洗性，获得良好的阻燃效果。
1 实验
1·1 材料和仪器
1·1·1 织物
96cmT42/2×21 124×69涤卡，成品幅宽9lcm。
1·1·2 药品
阻燃剂SAF8018(赫特集团生产)，阻燃剂SAF8078(赫特集团生产)，NaOH(分析纯)，渗透剂JFC(工业用)
1·1·3 仪器设备
小轧车，烘箱，YG(B)815D-I型垂直法织物阻燃性能测试仪，Y-501型断裂强度仪，耐洗牢度实验机(SW-2型A)，Datacolor Spectraflash SF300。
1·2 整理工艺
1·2·1 碱减量处理工艺
NaOH 3Og/L
渗透剂JFC 5g/L
温度 1OO℃
时间 4Omin
1·2·2 工艺(1)
涤纶织物→碱减量处理→配制工作液(阻燃整理剂Herst SAF8018)→4%-6%NaOH调节pH(pH值6-6.5)→二浸二轧→烘干(100℃)→焙烘→水洗→烘干。
1·2·3 工艺(2)
涤纶织物→碱减量处理→配制工作液(阻燃整理剂Herst SAF8078)→二浸二轧→烘干(1OO℃)→焙烘→水洗→烘干。
1·3 织物性能测试
织物性能指标均在温度20±2℃，相对湿度(65±5)%的条件下，平衡24h后测试。
1·3·1 阻燃性能测试
按GB/T5455-1997等效于ISO 6941:1992(纺织品燃烧性能垂直方向试样火焰蔓延性能的测定)方法测试。Bl级：损毁炭长≤l5cm，续燃时间≤5s，阴燃时间≤5s；B2级：损毁炭长≤2Ocm，续燃时间≤10s，阴燃时间≤10s。
1·3·2 强力测试
按GB/T3923·1-1997测试断裂强力。
1·3·2 耐洗性测试
洗衣粉2g/L，浴比1:30，温度45℃，时间3min，60℃烘干为1次，重复30次。
1·3·3 色变测试
以处理前的织物作为标样，处理后的布样作为测试样，在Datacolor Spectraflash SF300上测试。△L’表示明度差，值愈大，表示与原布深度差异愈大△a’表示红绿色光差值，愈正，愈偏红光；△b’表示黄蓝色光差值，愈正，愈偏黄光；△E表示总色差值，其值愈大，表示与原布总色差愈大。
1·3·4 手感测试
将原布手感定为10分，最差0分。至少由3人主观评定打分，取平均值。数据愈大，表示手感愈好。
2 结果与讨论
2·1 用工艺[1]对涤纶织物进行阻燃整理
2·1·1 阻燃剂用量对阻燃效果的影响
轧余率选为70%，烘焙温度选用180℃，焙烘时间选为90s，分别以130g/L、140g/L、150g/L、160g/L、170g/L的不同用量的阻燃剂对织物进行阻燃整理。织物经整理后其各项性能如表1所示。
表1 阻燃剂Herst SAF 8018用量对织物阻燃效果的影响
|
阻燃剂用量g/L |
续燃时间s |
阴燃时间s |
炭长cm |
强力损失率% |
手感 |
|
空白 |
47.9 |
0 |
烧尽 |
0 |
10 |
|
l30 |
11.3 |
0 |
13.4 |
2.4 |
8 |
|
l40 |
9.0 |
0 |
13.1 |
2.5 |
7 |
|
l50 |
8.3 |
0 |
11.3 |
2.7 |
7 |
|
l60 |
6.1 |
0 |
10.2 |
2.9 |
6 |
|
l70 |
0 |
0 |
8.7 |
3.4 |
5 |
表1结果表明，随阻燃剂用量的增加，织物续燃时间和阴燃时间郡逐步减小，织物阻燃效果增强。当阻燃剂用量在140-160g/L这个范围时，整理后的涤纶织物阻燃效果可达到国家标准中的B2级，当用量达170g/L时，整理后的涤纶织物阻燃效果达到了国家标准中的Bl级。
但随着阻燃剂用量的增大，织物的强力损失越大且手感下降的也越多。为了达到最好的阻燃效果，以下实验阻燃剂的用量定为170g/L。
2·1·2 焙烘温度对阻燃效果的影响
阻燃剂用量定为170g/L，轧余率选为70%，焙烘时间选为90s，分别以170℃、180℃、190℃、195℃的不同焙烘温度对织物进行阻燃整理。织物经整理后其各项性能如表2所示。
表2 焙烘温度对织物阻燃效果的影响
|
焙烘温度℃ |
强力损失率% |
手感 （分） |
整理后洗涤5次 |
整理后洗涤15次 |
||||
|
续燃时间s |
阴燃时间s |
炭长cm |
续燃时间s |
阴燃时间s |
炭长cm |
|||
|
160 |
3.3 |
7 |
20 |
0 |
20.1 |
45.2 |
0 |
烧尽 |
|
l70 |
3.2 |
7 |
8.9 |
0 |
16.5 |
20.5 |
0 |
1.2 |
|
l80 |
3.4 |
5 |
0 |
0 |
16.2 |
1.5 |
0 |
10.1 |
|
l90 |
3.5 |
4 |
0 |
0 |
4.0 |
0 |
0 |
4.5 |
|
200 |
5.1 |
2 |
8.8 |
0 |
15.1 |
8.9 |
0 |
15.5 |
表2结果表明，当焙烘温度在160-190℃这个范围时，焙烘温度的升高对涤纶织物的强力基本上没有影响；但当温度为200℃时，织物的强力损失下降很多。
表6 正交试验极差分析
|
|
用量 |
温度 |
时间 |
|
F1 |
67.5 |
92 |
86.6 |
|
F2 |
83.8 |
49.3 |
61.1 |
|
F3 |
44.2 |
32.3 |
42.3 |
|
F4 |
33.1 |
62.8 |
38.7 |
|
R |
50.7 |
59.7 |
47.9 |
2·3 工艺(1)与工艺（2)的优选
通过以上实验，分别利用工艺(1)与工艺(2)的最佳工艺参数，对涤纶织物进行阻燃整理。每组实验有5个样品，分别测定其各种性能，取其平均值。
2·3·1 阻燃性能的对比
表7 织物经不同工艺处理后的阻燃性能
|
工艺 |
阻燃剂用量g/L |
续燃时间s |
阴燃时间s |
炭长cm |
强力损失率% |
手感(分) |
|
1 |
170 |
0 |
0 |
3.5 |
3.4 |
5 |
|
2 |
70 |
0 |
0 |
3.1 |
3.2 |
7 |
表7结果表明，涤纶织物经工艺(1)处理后的阻燃效果与经工艺(2)处理后的阻燃效果一样。但织物经工艺(2)处理后的织物手感比经工艺(1)处理后的手感好，且工艺(2)所需的阻燃剂用量少。
2·3·2 耐洗牢度的对比
表8 织物经不同水洗次数后的阻燃性能
|
工艺 |
10次水洗后 |
30次水洗后 |
50次水洗后 |
||||||
|
续燃时间s |
阴燃时间s |
炭长cm |
续燃时间s |
阴燃时间s |
炭长cm |
续燃时间s |
阴燃时间s |
炭长cm |
|
|
1 |
0 |
0 |
4.1 |
6 |
0 |
10.2 |
12 |
8 |
16.3 |
|
2 |
0 |
0 |
3.6 |
2 |
0 |
8.6 |
8 |
6 |
12.5 |
表8结果表明:经工艺(1)处理的涤纶织物，经10次水洗后的阻燃性能可以达到国家标准中的Bl级，经30次水洗后的阻燃性能可以达到国家标准中的BZ级。经工艺(2)处理的涤纶织物，经50次水洗后的燃烧性能仍能达到国家标准中的Bl级。
2·3·3 对织物颜色的影响
表9 织物经不同工艺整理后对织物颜色的影响
|
工艺 |
△L’ |
△a’ |
△b’ |
△E |
|
1 |
0.20 |
0.38 |
-1.00 |
1.08 |
|
2 |
-0.41 |
-0.19 |
0.23 |
0.51 |
表9结果表明，涤纶织物经工艺(1)和工艺(2)处理后，颜色均有所变化。比较而言，织物经工艺(1)处理后，色差较大。
3 结论
(1)经阻燃剂SAF8018，阻燃剂SAF8078整理后涤纶织物具有良好的阻燃性能。
(2)用阻燃剂Herst SAF8018对涤纶织物进行阻燃整理时，最佳工艺参数确定为：阻燃剂用量170g/L，焙烘温度190℃，焙烘时间120s，织物经过阻燃整理可以达到国家标准中的Bl级，且织物损伤最小。
(3)用阻燃剂Herst SAF 8078对涤纶织物进行阻燃整理时，最佳工艺参数确定为：焙烘温度19O℃，阻燃剂用量70g/L，焙烘时间4min。织物经过阻燃整理可以达到国家标准中的Bl级，且织物损伤最小。
(4)升高焙烘温度可以提高阻燃剂的耐洗性能，但温度过高会使涤纶织物的手感变硬。
(5)阻燃剂HerstSAF8078整理涤纶织物的用量少，且不需调工作液pH值，就可以达到很好的阻燃效果。
(6)阻燃剂Herst SAF8078整理的涤纶织物耐洗性能优于阻燃剂SAF8018整理后的织物，且SAF8078对织物颜色的影响较小。
4 参考文献
[1]谢峥译，阻燃剂和环境问题[J]印染，2006，32（8）；53-54
[2]朱平 王炳等，阻燃及未阻燃棉织物的热裂解[A]第六届全国印染后整理学术研讨会论文集；261-263
[3]李芮译，用于涤纶织物的耐久阻燃剂[J]印染，2006，32 (4)；54-55
(4)陈茹 田舒刚等，涤纶织物的阻燃、防紫外线整理工艺[J] 印染，2006，32（1）；34-35
[5]魏菊 吴坚等，复合磷系阻燃剂在纯涤纶织物上的应用 [J]纺织科学研究，2004，15(1)；49-52