[摘要]用FK-103磷系阻燃劑及相應工藝對亞麻、黃麻織物進行阻燃整理,運用數理統計中的正交表及方差分析法對所得結果進 行分析,從而確定亞麻、黃麻織物阻燃整理的最佳工藝參數。
關鍵詞:亞麻 黃麻 阻燃整理 方差分析 研究
麻類纖維具有吸濕散濕快、拉力強、光澤好、絕 緣好、耐酸堿、抗腐蝕等特點,具有良好的衛生保健 性能及透氣、滑爽、粗獷、豪放、紋理自然、色調柔和、 挺括大方等獨特風格。在國內外,麻制品被廣泛用 于服裝、裝飾和其它領域。目前,發達國家對麻制品 的需求量日益增加,其中一個主要用途是做居室的 裝飾,如桌布、沙發布、墻布、窗簾及床上用品等。從 居室安全防火角度來看,麻類制品的阻燃整理日趨 重要,倍受紡織工程技術人員關注[1]。本文主要探 討亞麻織物、黃麻織物的阻燃整理,從而確定最佳工藝與技術。
1 阻燃機理
引起燃燒必須具備可燃物質、火源和氧氣3個 條件,燃燒過程的實質就是固相分解轉向氣相氧化 的過程[2]。燃燒循環如圖1。由圖1可知,可燃物與火源接觸后,首先發生熱分解(固相分解),產生可燃性氣體,在氧氣的作用下發生燃燒(氣相氧化),氣相氧化產生大量的熱,這些熱量又作為熱源的補充促進固相分解,從而構成了燃燒循環。不難理解,切斷這種循環,抑制固相分解(減少可燃氣體的產生)或抑制氣相燃燒(削弱可燃性氣體的熱能級),都可以起到阻燃的效果。亞麻、黃麻纖維屬纖維素纖維范疇,纖維素纖維及木質素纖維的結構和化學組分對它們的熱性能影響很大。纖維經阻燃整理后,其起始裂解溫度降低了,甚至其裂解終止溫度比未阻燃纖維的起始裂解溫度還要低,而殘渣的重量卻增加了,這是阻燃劑的存在改變了裂解機理所致:經阻燃整理的纖維在300℃左右就開始脫水炭化,而抑制在340℃以上纖維素的1,4苷鍵斷裂時生成左旋葡萄糖。因為β—葡萄糖1,4苷鍵斷裂,其中間產物經實驗研究生成左旋葡萄糖或生成1,6脫水β—D呋喃葡萄糖,生成左旋葡萄糖后則容易生成各種可燃性氣體。
纖維經含磷阻燃劑整理后,由于降低了纖維的起始裂解溫度,含磷阻燃劑在較低的溫度下即可分解生成磷酸,隨著溫度的升高變成偏磷酸,繼之縮合成聚偏磷酸,聚偏磷酸是一種強烈的脫水劑,促成纖維素碳化,抑制了可燃性裂解產物的生成,從而起阻燃作用。此外,分解產生的磷酸,又會形成不揮發性的保護層,既能隔絕空氣,又是纖維素燃燒中使碳氧化成一氧化碳的催化劑,因而,減少了二氧化碳的生成。由于碳生成一氧化碳的生成熱(110·4 kJ/mol)小于生成二氧化碳的生成熱(394·6 kJ/mol),這樣有效地抑制了熱量的釋放,阻止纖維素的燃燒。故其阻燃作用主要是發生在凝固相部分[3]。
2 材料及實驗
2·1 材料和儀器
織物:經煮練漂白的亞麻織物,黃麻織物;藥品:阻燃劑,062樹脂,JFC滲透劑,磷酸,氯化鎂,肥皂;儀器設備:702-2型電熱鼓風箱,恒溫水浴鍋,小軋車,YG815垂直法織物燃燒性能測試儀,YG065型電子織物強力測試儀,LLY-01B電腦控制硬挺度儀。
2·2 實驗方法
2·2·1 試樣稱重
試樣預先放置在溫度為(21±1)℃,相對濕度為(65±2)%的室內8 h以上,稱出阻燃處理前空白試樣每平方米重(精確到0·1 g)。
2·2·2 永久性阻燃整理工藝
織物→浸軋(軋液率75%~80%)→烘干(105℃、5 min)→焙烘(155℃、4min,160℃、3 min,170℃、1·45 min)→皂洗(皂粉3 g/L、60℃、3 min)→烘干。
2·2·3 阻燃效果測定 對所有經過阻燃整理后的織物進行測定,根據GB5455-97規定,采用垂直燃燒試驗法測織物防余燃、防陰燃及炭長(被燒焦的最大長度),在垂直燃燒試驗儀上測量。
2·3 實驗結果及討論
亞麻織物的阻燃整理實驗采用正交設計法[4]L9(34)正交表,見表2。圖2反映了工藝指標隨各影響因素變化的規律。極差、方差分析見表3。對阻燃后的亞麻織物進行硬挺度及拉伸測試,并對所得結果進行方差分析見表4。黃麻織物采用L4(23)正交表,實驗因素水平、實驗安排及結果見表5所示,極差與方差分析見表6。對阻燃后的黃麻織物進行硬挺度及拉伸測試,并對測試結果進行方差分析,分析結果見表7。
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