由表 6 可知,阻燃整理后純棉織物的各項白度都有所下降,其中以甘茨白度下降最為明
顯。阻燃整理對織物的色光也有所影響,其中對黃色光的影響最為明顯,這跟 BP-F 本身帶 有淡黃色有關。總的來講,阻燃整理對織物白度和色光都有一定的影響,但影響非常有限, 不影響織物的正常應用。
2.3 BP—F 阻燃機理的探究
2.3.1 熱重分析
按 1.3.6 對未阻燃試樣、阻燃試樣分別進行熱重分析,結果如圖 1。
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圖 1 阻燃織物和未阻燃織物的熱重曲線
由圖 1 可知,試樣初始熱解時,阻燃織物較未阻燃織物更易熱解,在 200—300℃左右
阻燃樣較未阻燃樣重量損失明顯,而熱解到一定程度后阻燃織物又表現出比未阻燃織物更好 的熱穩定性。最終,BP-F 阻燃樣的成炭率高達 39.3%,遠高于未阻燃樣的 11.6%。這可能是 由于 BP-F 影響了純棉織物初始的熱解,增進純棉織物的催化脫水,并促進其朝成炭的方向 熱解,生成的炭層又防止了純棉織物的進一步熱解,從而導致阻燃織物的成炭率較未阻燃織 物有大幅的提高,減少了可燃性氣體的生成,起到了很好的阻燃效果。由上可知,BP-F 在凝聚相中起到了很好的阻燃作用。
2.3.2 成炭性分析
為了更接近實際空氣條件下的熱解燃燒情況,按 1.3.7 中的方法對未阻燃棉織物和阻燃 棉織物在不同溫度下炭化 10min 后,測試炭化后的殘渣保留率,結果如圖 2。
阻 燃樣
90 未阻 燃樣
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圖 2 阻燃織物和未阻燃織物在馬弗爐中不同溫度下炭化 10min 的殘渣保留率
由圖 2 可以看出,在炭化溫度較低時未阻燃樣的殘渣保留率高于阻燃樣,而超過 300℃以后,未阻燃樣的殘渣保留率急速下降,最終殘渣保留率保持在 9%左右,而阻燃樣的炭化 殘渣保留率則保持在 30%左右。這與熱重分析的結果基本相一致,由此可見 BP-F 對棉織物 阻燃效果明顯。
2.3.3 炭化殘渣的 SEM 分析
為了更好的理解阻燃劑的阻燃過程,按 1.3.8 中的方法觀察在 400℃馬弗爐內炭化 10min后的炭化殘渣的表面形貌。
由圖 3 到圖 5 可以看出,阻燃樣與未阻燃樣炭化后殘渣的表面形態存在著很大的差異, 特別是炭層的致密情況有明顯的差異。阻燃樣炭化后炭層的致密性要比未阻燃樣的好很多, 并且沒有孔道的存在。炭層作為阻礙傳質和傳熱的屏障,在阻燃過程中起著至關重要的作用, 不僅可以抗氧化而且還能隔絕氧氣,阻斷棉織物的進一步熱解起到很好的阻燃作用。
綜合以上幾種方式可以看出自制阻燃劑 BP-F 阻燃棉織物時在凝聚相中可以起到很好的 阻燃效果。此時,BP-F 的作用主要有:①改變高聚物的熱解方向,促使其生成不燃的水蒸 氣;②催化成炭,增加成炭量,減少可燃物的生成量;③炭層的保護作用。
3 結論
通過本文的研究,給出了以下三個結論:
(1) BP-F 阻燃整理純棉織物的最佳整理工藝條件為:用量 250g/L、培烘溫度 160℃、培 烘時間 75s、pH 值為 6,此時可以將綿織物的極限氧指數由原來的 19.4 提高到 30.9,阻燃 效果明顯。
(2)BP-F 阻燃整理的純棉織物,強力和白度的損失小,對色光的影響也不大,具有很好 的應用性能。
(3)通過熱重分析、成炭性分析和炭殘渣表面形貌的 SEM 分析,可知 BP-F 在燃燒過程 中對棉織物具有很好的催化脫水和成炭的作用,在凝聚相中起到優良的阻燃作用。
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