CP阻燃面料及其工艺优化

ＣＰ阻燃剂用于棉织物阻燃整理的工艺优化

赵海梅张凤涛陆海明

(长春工业大学吉林长春130012)

对棉织物的阻燃性要求也越来越高。纯棉耐久阻燃织物不仅要有一定的阻燃效果,还要求耐洗涤、耐久,对织物强力损失也提出了要求。因此,研究棉织物的阻燃性能具有一定的现实意义。

1阻燃机理

本试验的反应原理是催化脱水论,主要是改变纤维的热裂解过程,其阻燃机理是,阻燃剂在高温下分解成磷酸,导致棉纤维素分子链在断裂前产生强烈脱水反应(Ｃ6Ｈ10Ｏ5)ｎ→6ｎＣ+5ｎＨ2Ｏ,纤维分解炭化并产生水分,甚至发生某些交联作用,阻止左旋葡萄糖的生成,抑制可燃气体产生,使挥发性液体大大减少,固体碳量大大增加,同时经阻燃整理的织物裂解温度降低,裂解时间缩短,产物中可燃性气体(ＣＯ、Ｃ2Ｈ4、Ｃ2Ｈ6)减小,不燃性气体(ＣＯ2等)增加。

阻燃剂ＣＰ与六羟甲基三聚氰胺树脂等其他助剂配制成整理工作液,采用一般轧→烘→焙工艺技术,使阻燃剂分子中的羟甲基与纤维素纤维中的羟基反应形成酯,以共价键牢固结合,因此具有较高的耐洗性,又因其属单官能团,所以整理后的织物强力损失小。

2试验部分

2.1材料与仪器

试验用织物为纯棉白布。试剂有棉织物阻燃剂ＣＰ,6ＭＤ树脂,六水合氯化镁,磷酸(85%),尿素,柔软剂ＶＳ,渗透剂ＪＦＣ。

仪器有Ｙ801Ａ型恒温烘箱,ＨＪ-4磁力搅拌器,ＪＭＵ5051型实验小轧车,ＹＰ600型电子天平,ＹＧ026型织物强力测试仪,ＺＢＤ白度仪,ＹＧ815Ａ型织物阻燃性能测试仪,ＹＧ813型氧指数测定仪。

22测试

(1)织物的阻燃性能包括续燃时间、阴燃时间和纤维损毁长度,按ＧＢ5455-85纺织织物燃烧性垂直燃烧法测试。

(2)织物的极限氧指数按ＧＢ5454-85纺织织物燃烧性能氧指数法测试。

(3)织物的断裂强力包括织物的经向强力和纬向强力,按ＧＢ3926-83《标准化工作导则编写标准的一般规定》中ＧＢ3291-82《纺织名词术语(纺织、纺织产品通用部分)》测试。

23整理工艺流程

织物→浸轧(含阻燃剂ＣＰ、6ＭＤ树脂、催化剂、柔软剂、渗透剂、尿素、磷酸的整理液,ｐＨ45～54;室温二浸二轧,轧余率为(85%)→烘燥(3ｍｉｎ)→焙烘→水洗→烘干→冷却。

水洗后整理浴的ｐＨ值大约为8左右。

24正交试验设计

本实验确定棉织物阻燃剂ＣＰ、6ＭＤ树脂、焙烘温度和焙烘时间为正交试验的主要因素,探讨其对棉织物阻燃性能的影响。为此,设计了4因素3水平Ｌ9(34)的正交试验设计,因素和水平

3.1原布性能

为更好地比较原布和处理后织物的各项性能,对原布的阻燃性能、极限氧指数、断裂强力和白度进行了测试,

32方差及多重比较分析

为得出棉织物阻燃整理的最佳整理工艺,需对表征棉织物阻燃性能各参数进行分析,

主要参数值

321极限氧指数

极限氧指数的方差分析结果

3.2从可看出,通过Ｆ检验,因素Ａ为非常显著因素,Ｂ为显著因素。而因素Ｃ、Ｄ达不到

显著水平,为次要因素。故将因素Ａ、Ｂ作为重要因素进行多重比较,结果见表5。

对极限氧指数,数值越高越好。从表5可看出,多重比较的结果以Ａ3和Ｂ2为最好。

故从极限氧指数看,最优组合为Ａ:ＣＰ阻燃剂添加量为430ｇ/Ｌ;Ｂ:6ＭＤ树脂添

加量为85ｇ/Ｌ;Ｃ、Ｄ因素不论。

322续燃时间

续燃时间方差分析结果。

从中可看出,通过Ｆ检验,因素Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ4因素都无显著差异,即这4个因素的各水平对此指标无显著意义。其中Ａ、Ｂ、Ｄ相对较重要,对这3个因素进行多重比较,结果。

对续燃时间,数值越小越好。从表7中可看出,多重比较的结果是Ａ因素的Ａ3最好、Ｂ因素的Ｂ2为最好,Ｄ因素的Ｄ1最好。

故从续燃时间这一指标来讲,最优组合为Ａ:ＣＰ阻燃剂添加量为430ｇ/Ｌ;Ｂ:6ＭＤ树脂添加量为85ｇ/Ｌ;Ｄ:焙烘时间为2ｍｉｎ,Ｃ不论。

323阴燃时间

阴燃时间方差分析结果。

从中可看出,通过Ｆ检验,因素Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ这4个因素都无显著差异,但Ｄ因素相对来说比较重要,其余为次要因素,对Ｄ因素进行多重比较,结果。

对阴燃时间,数值越小越好。从表9中可看出,多重比较的结果是,Ｄ因素的Ｄ1最好。故从续燃时间这一指标来讲,最优组合为Ｄ:焙烘时间为2ｍｉｎ,其余因素不论。

324损毁长度

损毁长度方差分析结果。

从中可看出,通过Ｆ检验,因素Ａ和Ｂ因素均为重要因素。而因素Ｃ和Ｄ为次要因素。故将因素Ａ、Ｂ作为重要因素进行多重比较,结果见表11。

对损毁长度,数值越小越好。从表11中可看出,多重比较的结果是Ａ3和Ｂ2最好。

故从极限氧指数讲,最优组合为Ａ:ＣＰ阻燃剂添加量为430ｇ/Ｌ;Ｂ:6ＭＤ树脂添加量为85ｇ/Ｌ;Ｃ、Ｄ因素不论。

325断裂强度

断裂强度方差分析结果。

从中可看出,通过Ｆ检验,因素Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ这4个因素都无显著差异,但其中Ａ因素和Ｃ因素相对较重要,故将Ａ因素和Ｃ因素进行多重比较。

对断裂强度,数值越高越好。从表13中可看出,多重比较的结果是Ａ1和Ｃ3最好。故从断裂强度讲,最优组合为Ａ:ＣＰ阻燃剂添加量为370ｇ/Ｌ;Ｃ:焙烘温度为165℃;Ｂ、Ｄ因素不论。

对阻燃整理棉织物的性能好坏,极限氧指数、续燃时间、阴燃时间和损毁长度为较重要的衡量指标。棉织物的白度经阻燃整理后变化不大,可不作为重要指标考虑。综上分析可得出,棉织物的最佳阻燃整理工艺为Ａ3Ｂ2Ｃ3Ｄ1,即ＣＰ阻燃剂的用量为430ｇ/Ｌ;6ＭＤ树脂的用量为85ｇ/Ｌ;焙烘温度为165℃;焙烘时间为2ｍｉｎ。其他,助剂用量为催化剂4ｇ/Ｌ,渗透剂1ｇ/Ｌ,柔软剂9ｇ/Ｌ,尿素6ｇ/Ｌ,磷酸6ｇ/Ｌ。

由方差分析得出的结果Ａ3Ｂ2Ｃ3Ｄ1实验组合不在正交表的9组实验中,其原因是用正交表安排的9个实验只是全部81种搭配中的典型代表,而由这9个代表把81种搭配中较好的因素水平挑出来也正是其优点。

4结论

(1)含Ｎ、Ｐ元素的试剂对棉织物有阻燃作用,且这类阻燃剂不含甲醛,对环境无影响。本试验得到的最佳整理工艺为阻燃剂ＣＰ430ｇ/Ｌ,6ＭＤ树脂85ｇ/Ｌ,焙烘温度165℃,焙烘时间为2ｍｉｎ。经整理后织物的阻燃时间和阴燃时间均为0ｍｉｎ。