CP阻燃剂用于棉织物阻燃整理的工艺优化

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2007 年第 2 期
纺织科技进展
∀ 53 ∀
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)
摘 要: 介绍了 阻燃整理剂 CP 对棉织物的阻燃机理, 采用 方差和 多重比较 法分析 了 4 种 工艺因 素对棉织 物阻燃 性
能的影响, 并得出了 最佳阻燃整理工艺。
( 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 G B5455- 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
3 结果与讨论
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, 具 体数 据见
1 阻燃机理
本试验的反应原理是催 化脱水 论[1] , 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( C6 H10 O5 ) n 6nC+ 5nH2 O , 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 、C2 H 4、C2 H6 ) 减小, 不燃 性气体( CO2 等) 增加。
收稿日期: 2007 01 26 作者简介: 赵海梅( 1980 ) , 女, 吉林长 春人, 硕 士研究 生在读, 主要从 事棉
纺工程及纤维材料研究。
3 2 方差及多重比较分析[4] 为得出棉织物阻燃 整理的最 佳整 理工 艺, 需 对表 征棉 织物
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纺织科技进展
2007 年第 2 期
F F 0. 05( 2. 2) = 19. 0
从表 8 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 见 表 9。
表 9 D 因素各水平均值多重比较
参数 阴燃时间/ s
因素
SS
df
CP 阻燃剂( A ) 13. 3767 2 6M D 树脂 ( B ) 5. 1356 2 焙烘时间( C) 0. 2500 2 焙烘温度( D) 3. 3900 2
MS 6. 688 2. 568 0. 125 1. 695
F 53. 504 20. 544 1. 000 13. 560
D1
D2
0
0. 033
D3 0. 333
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 D 1 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 2 min, 其余因素不论。 3 2 4 损毁长度
损毁长度方差分析 结果见表 10。 表 10 损毁长度的方差分析
F F 0. 05( 2. 2) = 19. 0
从表 10 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。
表 11 A 、B 因素各水平均 值多重比较
参数 损毁长度/ cm
A3
A2
树脂, 六 水 合 氯 化 镁, 磷 酸 ( 85% ) , 尿 素, 柔 软 剂 V S, 渗 透 剂 JF C。
仪器有 Y 801A 型恒温 烘箱, H J- 4 磁力 搅拌器, JM U 5051 型实验小轧车, Y P600 型电子天平, Y G026 型织物强力测 试仪, ZBD 白度仪, Y G815A 型 织物 阻燃 性 能测 试 仪, YG 813 型 氧指 数测定仪。 2 2 测试
参数 极限氧指数/ %
A3 30. 6
A1 27. 4
A2 27. 2
B2 29. 8
B1 27. 9
B3 27. 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 A 3 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 430 g / L ; B : 6M D 树 脂添 加量 为 85 g/ L ; C、D 因素不论。 3 2 2 续燃时间
阴燃时间方差分析 结果见表 8。 表 8 阴燃时间的 方差分析
因素
SS
df
CP 阻燃剂( A ) 0. 073 2
6M D 树脂 ( B ) 0. 073 2
焙烘时间( C)
0. 040
2
焙烘温度( D) 0. 2067 2
MS 0. 0365 0. 0365 0. 020 0. 1035
F 1. 825 1. 825 1. 000 5. 175
表 2。
表 2 原棉各阻 燃性能
次数 续燃 /s
阻燃性
阴燃 /s
损毁长 度/ cm
极限氧 指数/ %
断裂强力/ N 经向 纬向 白度/ %
1 6. 8 44. 3
30
2 6. 7 47. 7
30
3 6. 6 51. 1
30
平均 6. 7 47. 7
30
441. 8 417. 2 95. 0 423. 7 439. 0 94. 9 18 467. 7 398. 8 94. 8 444. 4 418. 3 94. 9
表 7 A 、B 、D 因素各水平均值多重比较
参数 续燃时间/ s
A3 A 1 A 2 B2 0 0 43 1 53 0
B1 B 3 D 1 D2 D 3 0 2 1 77 0 0 63 1 33
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 A 3 和 B2 最 好。
9. 6 412. 1
0. 5
12. 5 419. 6
0. 5
12. 1 393. 7
0
9. 7 404. 8
0
8. 8 383. 0
0. 1
10. 3 373. 2
0
8. 6 386. 5
0
8. 5 395. 3
3 2 1 极限氧指数 极限氧指数的方差分析结果见表 4。 表 4 极限氧指数的方差分析
F F0. 05( 2. 2) = 19. 0
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 A 3 最好、B 因素的 B 2 为最好, D 因素 的 D 1 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 430 g/ L ; B: 6M D 树脂添加量为 85 g / L ; D : 焙烘时间为 2 min, C 不论。 3 2 3 阴燃时间
关键词: 棉织物 ; 阻燃剂; 阻燃整理
中图分类号: T S195 5
文献标识码: B
文章编号: 1673- 0356( 2007) 02- 0053- 02
近 20 年来, 纯棉织物越 来越受 到人们 的青 睐, 同时对 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 。
F
F0. 05( 2. 2) = 19. 0 F0. 01(2. 2) = 99. 0
从表 4 中可看出, 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。
表 5 A 、B 因素各水平均 值多重比较
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
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
因素
SS
df
C P 阻燃剂(A ) 21. 2067 2 6MD 树脂 (B ) 8. 6867 2 焙烘时间( C) 0. 1400 2 焙烘温度( D) 0. 1867 2
MS 10. 603 4. 343 0. 070 0. 093
F 151. 471 62. 043
1. 000 1. 329
水洗后整理浴的 pH 值大约为 8 左右[ 2] 。 2 4 正交试验设计[3]
本实验确定棉织物 阻燃剂 CP、6M D 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 见表 1。
1. 3
4 A 2B 1C2 D 3 26. 8
0. 6
5 A 2B 2C3 D 1 28. 8
0
6 A 2B 3C1 D 2 30. 0
0
7 A 3B 1C3 D 2 26. 0
4. 0
8 A 3B 2C1 D 3 31. 7
0
9 A 3B 3C2 D 1 30. 0
0
0
12. 5 396. 7
0
续燃时间方差分析结果见表 6。 表 6 续燃时间的方差分析
因素
SS
df
ห้องสมุดไป่ตู้
C P 阻燃剂(A ) 3. 7467 2 6MD 树脂 (B ) 5. 6133 2 焙烘时间( C) 2. 1467 2 焙烘温度( D) 3. 3822 2
MS
1. 873 2. 807 1. 073 1. 691
F
1. 746 2. 616 1. 000 1. 576
故从极限 氧指 数 讲, 最 优组 合 为 A : CP 阻 燃 剂 添加 量 为
430 g/ L; B : 6M D 树脂添加量为 85 g / L ; C、D 因素不论。
3 2 5 断裂强度
断裂强度方差分析 结果见表 12。
( 下转第 70 页)
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纺织科技进展
2007 年第 2 期
参考文献: [ 1] 孙 景 侠, 等. 木 棉/ 棉 混纺 纱 性能 的 测 试分 析 [ J] . 棉 纺 织技 术,
Testing and analyses of java cotton and cotton blended OE yarn
阻燃性能各参数进行分析, 主要参数值见表 3。
表 3 棉织物阻燃表征参数值
试 因素组
指标
验 号
合水平
极限氧 指数/ %
续燃时 间/ s
阴燃时 间/ s
损毁长 断裂强 度/ cm 度/ N
1 A 1B 1C1 D 1 27. 0
0
2 A 1B 2C2 D 2 28. 8
0
3 A 1B 3C3 D 3 26. 5
表 1 正交实验设计因素和水平表
水平
1 2 3
A 阻燃剂 CP/
g ∀ L- 1 370
400
430
B 6M D 树脂/
g ∀ L- 1 80
85
90
C 焙烘温度
/# 155
160
165
D 焙烘时间
/ min 2
3
4
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, 6M D
A1
8. 6 10. 7 11. 5
B2
B3
B1
9. 3 10. 4 11. 1
从表 6 中可看出, 通过 F 检验, 因素 A 、B、C、D 4 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 见表 7。
2005, ( 6) : 34 ∃ 36. [ 2] 张美忠, 姚 穆, 张一心. 涤/ 棉混纺股线拉伸力学性能 与纱线捻度
的关系[ J] . 西北纺织工学院学报, 2001, ( 6) : 155 ∃ 160. [ 3] 姚 穆, 等. 纺织材料学[ M ] . 北京: 纺织工业出版社, 1993. [ 4] 余序芬. 纺织材料实验技术[ M ] . 北京: 中国纺织出版社, 2004.
G B3926- 83 标准化工作导 则编写标准 的一般规 定! 中 G B3291 - 82 纺织名词术语( 纺织、纺织产品通用部分)! 测试。 2 3 整理工艺流程
织物 浸轧( 含 阻燃 剂 CP 、6M D 树 脂、催化 剂、柔软 剂、渗 透剂、尿素、磷酸的整理液, pH4 5~ 5 4; 室温 二浸二 轧, 轧 余率 为( 85% ) 烘燥( 3 min) 焙烘 水洗 烘干 冷却。
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