阻燃整理.ppt

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磷-氮协同属于后一种范畴。例如,尿素及其相类似的 酰胺化合物本身并不具备阻燃能力,但当它们与含磷阻燃剂 一起应用时,却可明显地增加含阻燃的阻燃能力。
阿gh,
2、磷—卤素协同效应 磷和氮有协同阻燃效应,但氮和卤素没有,
而卤素和锑却显示出有较强的协同阻燃效应。 这一效应广泛应用于纤维素纤维、锦纶、涤纶、 聚乙烯、聚苯乙烯和塑料的阻燃整理中。
从而降低纤维的燃烧温度,阻止燃烧蔓延的作用。 ② 阻燃剂使纤维迅速散热,使织物达不到燃
烧温度,阻止继续燃烧。 适用性:氧化铝、氧化锌、滑石粉以及一些
含有结晶水的化合物等的阻燃都可以按此论解释。
阿gh,
四、 催化脱水论:
主要指改变纤维的热裂解过程。由于阻燃剂的 存在能使纤维素分子链断裂前发生迅速而大量的 脱水,甚至发生某些交联作用,使可燃气体和挥 发性液体量大大减少,可使固体C量大大增加, 有抑制燃烧的作用。
气体,主要指Na2CO3 NaHCO3、NH4Cl、H2O 分解出的CO2等将纤维素分解出来的可燃性气体 浓度冲淡到能产生火焰的浓度以下。 这种理论有一定的局限性,因为很多阻燃剂, 通过加热并不能产生这些气体。
阿gh,
② 阻燃剂在高温下分解出一些游基,能和较活泼的
游离基结合,使得活泼游离基失去活性,达到阻燃的目的。
阿gh,
3、织物可燃性的表示 织物的燃烧情况可用可燃性表示。织物的可
燃性可以从两方面来说: (1)着火性:即着火点的高低,表示织物起
火的难易。 (2)燃烧性能:在特定条件下,沿着样品燃
烧的速率。
阿gh,
4、可燃性测定 ( 1)燃烧速率: 将阻燃整理的织物样品按规定的方法与火焰接触一定
越大,织物越不易燃烧,阻燃效果就好。
阿gh,
5、各种纤维的可燃性(燃烧情况) 各种纤维由于化学组成不同,结构及物理状态的
差异,燃烧的难易不同。 (1)易燃性纤维:着火点低、燃烧速率快。 棉、粘胶纤维和醋酯纤维。 (2) 可燃性纤维:容易燃烧,燃烧速率较慢。 腈纶、羊毛、聚酰胺纤维、聚酯纤维和蚕丝。 (3)难燃性纤维:与火焰接触能燃烧,但离开后
阿gh,
3、卤素—锑协同效应
Sb2O3 6HCl
2 SbCl3 3 H2O
Sb2O3 2HCl
2SbOCl H2O
5SbOCl 245~ 280℃ Sb4O5Cl2 SbCl3
4 Sb4O5Cl2 410~ 475℃ 5 Sb3O4Cl SbCl3
3 Sb3O4Cl 475~ 565℃ 4Sb2O3
阿gh,
由于各种织物用途上的差异,因此其特种整
理的内容也不同,如:根据整理的效果
棉织物 合纤织物
① 防水、拒水整理; ② 阻燃整理; ③ 防油污整理; ④ 防辐射整理; ① 亲水整理; ② 仿丝绸整理; ③ 防油污整理; ④ 防熔融整理; ⑤ 防起毛起球整理;
阿gh,
第一章 阻燃整理
一、概述: 1、概念 阻燃整理:纺织品的阻燃整理过去曾称为防
的阻燃能力,比单一的阻燃元素的阻燃剂效果好。
协同阻燃效应有两种不同的概念,一种是不同类型的阻 燃剂协同使用比单独使用的阻燃效果强的得多;另一种是在 阻燃体系中,添加非阻燃剂来增加阻燃能力。
1、磷—氮协同效应 磷-氮系阻燃剂在纯棉织物上是最有效的阻燃剂之一,
同时,由于磷、氮二者之间的协同效应,使其在涤棉混纺织 物的应用上也有很大的发展。
3、蛋白质纤维的燃烧性能:
高吸湿性,有天然的阻燃性能。
阿gh,
4、涤棉混纺织物的燃烧性能:
涤棉混纺织物的阻燃远比对其中任一组分的阻燃要困难。
原因:
(1) 因为棉是一种化,对涤纶起了一种类似烛
芯的支架作用,从而阻碍了涤纶的熔滴脱离火源,使涤纶的
如:溴化烃 RBr
纤维素的衍生物氧化时能形成大量活泼性较高的游基 H·、HO·等,
RBr + H·
H Br + R·
R·是一种比较不活泼的游基。因而有阻燃的作用 。
适用性:该理论适用于纤维素纤维、大多数合成纤维。
含卤素阻燃剂一般按气相论作用。
阿gh,
三、 热论:也有两种情况。 ① 阻燃剂在燃烧过程中吸热,如熔融和升华。
一、纤维素纤维织物的阻燃整理
(一)棉织物阻燃整理
1、非耐久性阻燃整理(暂时性)
虽有良好的阻燃能力,手感柔软,但不耐水洗,可用
于某些少洗或不洗的织物。
(1)非耐久阻燃剂
硼酸-硼砂、磷酸、铵盐,金属盐(如硼酸、硼砂、
(C6H10O5)X
6XC + 5XH2O
适用性:该理论主要适用于纤维素纤维。含
磷阻燃剂的阻燃可根据此理论。
阿gh,
五、 阻阴燃论 通过使碳氧化成CO,减少产生的热量
而达到阻燃效果。 含磷阻燃剂都有较好的阻余燃能力。
2 H3PO4 5 C 4 P 5 O2 P2O5 5 C
2 P 5 CO 2 P2O5 2 P 5 CO
焦油状
(2)阻燃机理
抑制左旋葡萄糖的产生,减少热裂解产物中可燃性气
体量,增加固体炭的含量。
阿gh,
2、合成纤维的燃烧性能:
受热后软化、熔融,产生熔滴,再发生热分解作用。
(1)热分解过程 软化 氧化、分解 游离基
降解
分子链断裂
可燃性、不燃性气体
(2)阻燃机理
抑制游离基的反应,降低熔融温度。
阿gh,
(4)阴燃:燃着的物质离开火源后,仍有持 续的无焰燃烧。
(5)点燃温度:在规定的试验条件下,使材 料开始持续燃烧的最低温度,通常称为着火点。
(6)热解:材料在无氧化的高温下所产生的 不可逆的化学分解。
(7)续燃时间:在规定的试验条件下,移开 (点)火源后,材料持续有焰燃烧的时间。
阿gh,
功能整理
阿gh,
功能整理: 使织物具有某些特殊性能的整理加 工过程,称为功能整理或特种整理。
目的:满足生活、工业和国防上的某些特殊 要求。
根据织物整理后的效果,功能(特种)整理可 分为防水、防油、防火、防污及防静电、抗菌防 臭等性能的各种整理工艺。
本课将主要的几种功能整理的目的、机理、 要求和方法分别介绍一下。
分解
空气 可燃气体
有焰燃烧
空气 炭化残渣
无焰燃烧
阿gh,
燃烧产物 + 热
一、覆盖论: 阻燃剂分解形成不燃性气体或其他阻挡层
(泡沫或玻璃关),覆盖于纤维材料的表面,隔 绝氧气,抑制可燃性气体向外扩散,阻止热量的 转移进行阻燃。 适用性:硼衍生物的阻燃原理可利用覆盖论 解释。
阿gh,
二、气体论:气体论有两种情况 ① 一种是阻燃剂在高温下分解成一些不燃性
自熄性减少,这就是所谓“支架效应”;
(2) 涤纶和棉两种高分子化合物或它们的裂解产物的相 互热诱导,加速了裂解产物的溢出,因此涤棉混纺织物的着 火速度比纯涤纶和纯棉要快得多;
(3) 在燃烧过程中,阻燃剂能在涤和棉两种组分间迁移。
阿gh,
三、整理效果 1、防焰:使火焰的速度减慢或者是织物接
触了火源。仅仅发生枯焦,而没有火焰。当火源 移去后,不在会有剩余燃烧(有焰燃烧 ) 2、防阴燃:指无火焰的燃烧过程。要求织 物离开火源无火焰燃烧现象。
阿gh,
七、提高热裂解温度 在纤维大分子中引入芳环或芳杂环,增加大分
子链间的密集度和内聚力,提高纤维的耐热性;或 通过大分子链交联环化、与金属离子螯合等方法, 改变纤维分子结构,提高碳化程度,抑制热裂解, 减少可燃性气体的产生。
阿gh,
八、协同阻燃效应
含有两种或两种以上阻燃元素的阻燃剂整理织物所得到
阿gh,
四、影响燃烧性能的因素
1、织物的组织结构
结构紧密,厚重 燃烧性能差。
2、温度
温度升高
易燃性增加
3、含湿量
含湿量提高
燃烧性能下降
4、空气压强
空气压强增加 燃烧速率提高
阿gh,
第二节 阻燃机理
物质燃烧的三个必要条件: ① 可燃性物质 ② 空气 ③ 热源
不燃气体
吸热 高聚物
生有毒和腐蚀性气体、价格低。 缺点:不耐洗。 目前纺织品有的无机阻燃剂主要是含磷化合
物。
阿gh,
二、有机阻燃剂 特点:品种多,应用广。 按阻燃元素:磷系、卤素(氯系和溴系) 按烃基结构:脂肪族、脂环族和芳香族。 用于纺织品阻燃整理的阻燃剂主要是磷系阻
燃剂。
阿gh,
第四节 织物阻燃整理
火焰自动熄灭。 聚氯乙烯纤维、变性聚丙烯腈纤维为难燃性纤维。
阿gh,
(4)不燃性纤维:与火焰接触也不燃烧。 石棉、玻璃纤维及金属纤维。 前两类为需要进行阻燃整理的纤维材料,后
两类属阻燃纤维材料。 织物的可燃性除了基本上决定纤维的化学组
成外,还与织物上存在的染料或整理剂、织物的 结构紧密程度以及表面光滑性有一定关系。
第六族:硫
第七族:氟(F)、 碘(I)。
阿gh,
除此之外,织物的阻燃整理效果与阻燃剂的 用量有关,一般情况下,阻燃剂的用量越高,织 物的阻燃性能越好,但这种关系并非无限度的正 比增加。当阻燃剂用量达到某一数值后,阻燃性 能便不再提高。
阿gh,
一、无机阻燃剂 优点:热稳定性好、不挥发、发烟少、不产
时间,然后移开火源。测离开火后织物的有焰燃烧、无焰 燃烧所持续的时间及损坏长度(也称炭长)。
( 2)需氧指数:LOI或OI——oxygen index 指样品在N2、O2混合气的环境中保持烛状燃烧(有焰
燃烧)所需要氧气的最小体积分数。 低于这个值就不发 生燃烧。
∴LOI=O2/(N2+O2)ⅹ100% 需氧指数越高,说明织物燃烧时所需氧气的体积分数
(12)热裂解温度:物质在加热过程中开始分解或裂 解所需的最低温度;
(13)闪点:当物质加热分解所产生足够数量的可燃 性气体,与明火接触而刚好点燃时的温度称为闪点;
(14)着火点:如果达到闪点时可燃性气体能不断地 产生,则火焰温度会升高而持续燃烧,使物质刚好能达到 着火的温度称为着火点。一般高出闪点20-300C。
SbCl3
纤维素纤维常用的是含磷阻燃剂与含氮阻燃剂 混合作为阻燃剂。
阿gh,
第三节 阻燃剂
阻燃作用强的元素:
第三族: 硼(B)
第五族: 氮和磷(N和P)
第七族: 氯(Cl)、溴(Br)
作用稍差元素:
第三族:铝(Al)
第四族:(B):钛(Ti)和锆(Zr)
第五族:锑(Sb)、 铋(Bi)
阿gh,
各种纤维的燃烧特性
名称
燃烧性能
棉纤维
助燃,燃烧快,有阴燃
黏胶纤维 助燃,燃烧很快,无阴燃
羊毛纤维 难助燃
醋酯纤维 助燃,燃烧前熔融
锦纶6
难助燃,熔融
腈纶
立即燃烧
涤纶
难助燃,熔融
着火点(℃) (延迟10秒)
493 449 650 480 504 540 575
火焰最高温度 (℃)
860 850 941 960 875 697 855
3 H2O
阿gh,
六、 熔滴作用 在阻燃剂的作用下,纤维材料发生解聚,熔融
温度降低,增加了熔点和着火点之间的温度,使 纤维材料在裂解之前软化、收缩、熔融,成为熔 融液滴滴落,大部分热量被带走,从而中断了热 反馈到纤维材料上的过程,最终中断了燃烧,使 火焰自熄。 涤纶的阻燃大多是以此方式实现的。
极限氧指数 LOI值(%)
18.0 19.0 24.0 17.0 22.0 18.5 23.5
阿gh,
二、纤维的燃烧性能及阻燃方法
纤维的燃烧性能因纤维种类而异。
1、纤维素纤维的燃烧性能:
受热后不会软化、熔融,但易于分解。
(1)热裂解过程
分子链降解
形成左旋葡萄糖 脱水、缩聚
物质 分解 可燃性气体、固体炭
火整理。经阻燃整理后的织物并非接触火源不燃 烧,而只是降低了它的可燃性,能阻止火焰蔓延, 离开火源后不再燃烧,能迅速止燃(自动熄灭)。 所以纺织品的阻燃性只有相对意义,而不是 绝对的概念。
阿gh,
2、燃烧术语 (1)燃烧:可燃性物质接触火源时,产生的
氧化放热反应,伴有有焰或无焰的燃烧过程或发 烟。 (2)灼烧:可燃性物质接触火源时,固相状 态的无焰燃烧过程,伴有燃烧区发光现象。 (3)余燃:燃着的物质离开火源后,仍有持 续的有焰燃烧。
(8)阴燃时间:在规定的试验条件下,当有 焰燃烧终止后,或者移开(点)火源后,材料持续 无焰燃烧的时间。
(9)炭化:材料在热解或不完全燃烧过程中, 形成炭质残渣的过程。
(10)损毁长度:在规定的试验条件下,材 料损毁面积在规定方向上的最大长度,通常也称 为炭长。
阿gh,
(11)极限氧指数(LOI值):在规定的试验条件下, 使材料保持燃烧状态所需氧氮混合气体中氧的最低浓度。
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