棉织物绿色阻燃整理工艺的研究

棉织物绿色阻燃整理工艺的研究引言纺织品的使用是构成火灾威胁的重要因素之一，而采用阻燃的方法对纺织品进行阻燃整理，是降低火灾危险性的重要措施．目前棉织物的阻燃整理发展很快，国内技术比较成熟，阻燃剂基本可以自给并工业化生产．纯棉耐久性阻燃整理大体有两种方法[1-2]：(1)Proban／氨熏工艺，(2)PyrovatexCP整理工艺．随着加工设备的改进以及研究力量的日益增强，人们对阻燃剂的各项性能要求越来越高．要求阻燃剂不但具有良好的阻燃性能，而且在整理和织物使用过程中不会释放出大量甲醛[3-5]．为此，使整理后织物不但具有良好的阻燃性能，而且要绿色环保是当前研究的重点问题．淀粉具有良好的可生物降解性，广泛应用于纺织、食品、造纸等工业[6]．通过对淀粉进行膦酸酯化改性，可赋予其阻燃性能；同时又符合纺织品绿色整理的要求．本文主要对棉织物的绿色阻燃整理进行探讨，并确定其绿色阻燃整理的最佳工艺．1实验1．1材料和仪器1．1．1织物29×29S经煮炼漂白的纯棉细布．1．1．2药品阻燃剂A，自制；交联剂聚氨酯，柔软剂CGF，均为工业级，上海助剂厂提供．1．1．3仪器设备YG815垂直法织物燃烧性能测试仪(宁波纺织仪器厂)，YG065型电子织物强力测试仪(无锡纺织仪器厂)，DK一5E烘干机(无锡纺织仪器厂)．I．2阻燃整理工艺工艺：织物一二浸二轧(轧液率75～80％)一烘干(100℃，2min)一烘焙(160℃，3min)一皂洗(皂粉3g／L，60℃，3min)一烘干．1．3测试1．3．1阻燃效果对所有经过阻燃整理后的织物根据GB5455—97规定，采用垂直燃烧试验法测织物炭长(被烧焦的最大长度)，在垂直燃烧试验仪上测量．1．3．2强力根据GB／T3923—97《纺织品织物拉伸性能测试条件》进行测试．1．3．3耐水性测试将试样加入在4O℃、纯碱2g／L、浴比1：10的条件下洗涤若干次，然后清水洗，烘干．1．3．4甲醛含量纺织品甲醛含量的检测按照GB184O1—2003标准测试．1．4阻燃剂A的制备将等量的磷酸氢钠和水溶性淀粉加入到三颈烧瓶中，然后加水至两者完全溶解，开搅拌器，并逐渐升温到8O℃左右，反应5h左右，烧瓶中的混合物即为产品．本实验是通过对水溶性淀粉进行膦酸酯化改性，然后通过交联剂聚氨酯在一定的条件下，使阻燃剂和纤维素互相交联形成网状的结构，从而赋予织物阻燃的性能[7]．2结果及讨论2．1正交试验棉织物的阻燃整理实验采用正交设计分析方法，采用L9(4的3次方)正交表，实验因素水平、实验安排及结果如表1、2所示．极差分析如表3．极差是判断各因素影响实验结果主次关系的依据．极差大，说明该因素是活泼的，它在实验中的作用较大，它的变化对实验结果影响较大；级差小，说明该因素是保守的，它在实验中的作用较小，它的变化对实验结果影响较小．从表3的级差值R可见，影响阻燃效果的因素从大到小的次序依次为：交联剂质量浓度阻燃剂质量浓度温度×时间柔软剂质量浓度．影响断强损失率的因素从大到小的次序为阻燃剂质量浓度交联剂质量浓度柔软剂质量浓度温度×时间．所以，在棉织物的阻燃整理中，交联剂浓度对阻燃效果起着关键的作用，而阻燃剂浓度对织物断裂强度的损失起着较重要的作用．因为在通常的条件下，阻燃剂A很难与纤维素直接发生反应，只有通过交联剂聚氨酯才能使阻燃剂交联在织物上，故交联剂浓度是决定织物上N、P两种元素多少的主要因素，从而影响织物的阻燃效果．从表3可知，随着交联剂浓度的增加，炭长越来越短，当交联剂质量浓度为90g／L时，织物的阻燃效果最好，继续增加交联剂的质量浓度，阻燃性下降．这是因为纤维素大分子上能发生交联反应的羟基数目一定，当交联剂浓度过大时，过多的交联剂堆积在织物表面，影响交联反应的进行，导致织物的阻燃性下降．而断裂强力的损失却随着交联剂质量浓度的增加呈扩大趋势．因此，为了保证整理后的棉织物具有足够的强力，不影响织物的服用性能，交联剂的质量浓度选择90g／L．阻燃剂质量浓度增加，炭长越短，阻燃效果越好，但阻燃剂质量浓度增加使织物的断裂强力下降，因此，在保证织物阻燃性能的前提下，尽量减少阻燃剂的浓度，优选阻燃剂质量浓度为250g／L．柔软剂的使用可以改善织物的手感，当柔软剂质量浓度为9g／L时，既可以使织物具有良好的阻燃效果，又可以保证织物的服用强力，故优选柔软剂质量浓度为9g／L．从表3可知，当烘焙温度在160℃，时间为3min时，织物的阻燃性和强力均可满足服用要求，所以选择温度160℃，时间3min．因此最佳的工艺条件：阻燃剂质量浓度250g／L，交联剂质量浓度90g／L，柔软剂质量浓度9g／L，温度160℃，时间3min．2．2最佳工艺整理后棉织物的阻燃性能在最佳工艺条件(阻燃剂质量浓度250g／L，交联剂质量浓度90g／L，柔软剂质量浓度9g／L，温度160℃，时间3min)下，对棉织物进行阻燃整理后测得织物炭长为82mm，断裂强力损失为29%．和表2结果相比，此工艺条件下棉织物的阻燃效果和断裂强度损失都是比较理想的．2．3最佳工艺整理后织物的耐水性和甲醛含量采用最佳的工艺条件对试样整理后，分别将试样洗5、10、15、20、25次，其阻燃性能和织物上的甲醛含量如表4所示．从表4可知，织物经洗涤后，阻燃性能有所下降，洗涤25次之后，织物仍具有一定的阻燃性能，说明该阻燃剂处理的织物耐洗性较好．按GB18401-2003~国家纺织产品基本安全技术规范》采用萃取法测试甲醛含量，结果为46mg／kg，此结果大大低于标准中直接接触皮肤类纺织产品的甲醛含量限定值(75mg／kg)．3结论(1)棉织物绿色阻燃整理的最佳工艺条件为：阻燃剂质量浓度250g／L，交联剂质量浓度9Og/L，柔软剂质量浓度9g／L，温度160℃，时间3mim。(2)水系聚氨酯作为交联剂不像其他交联剂那样产生大量的游离甲醛；同时又可引入氮元素，利用P、N的协同效应提高织物的阻燃性。(3)由于该阻燃剂是通过淀粉的改性得到，因此在一定的条件下可生物降解，符合纺织品功能整理清洁化要求。参考文献：[1]朱平，隋淑英，安平林，等．纯棉阻燃织物中磷氟协同效应初探[J]．青岛大学学报。1997．9(12)；18—23．[2]李红．郑来久．亚麻织物阻燃整理的技术探讨[J]．印染助剂．2004。21(1)；50-51．[3]纪俊玲。仇振华，蒋菲．超低甲醛阻燃整理工艺探讨[J]．印染。2006，22(1)：32—37．[4]欧育湘．国外阻燃剂发展动态及对发展我国阻燃剂工业之浅见[J]．精细与专用化学品，2003(2)：3-5．[5]BANKSM，EBOIX)NJR．Flameretardantfinishforpolyesterfabrics[J]．Polymer。1993．34(21)：4541—4556．[6]冀玲芳．么敬霞．可生物降解材料[J]．塑料科技．2002，5(5)：52-54．[7]周向东．可生物降解阻燃剂的合成及应用[J]．印染，2006．16(5)：23—26．（责任编辑:刘女士）