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有關棉織物綠色阻燃整理工藝的研究及探討

放大字體  縮小字體 發布日期:2011-05-18   來源:印染在線   瀏覽次數:427  分享到: 分享到騰訊微博

目前棉織物的阻燃整理發展很快,國內技術比較成熟,阻燃劑基本可以自給并工業化生產.純棉耐久性阻燃整理大體有兩種方法[1-2 ]:(1)Proban/氨熏工藝,(2)PyrovatexCP整理工藝.
  
隨著加工設備的改進以及研究力量的日益增強,人們對阻燃劑的各項性能要求越來越高.要求阻燃劑不但具有良好的阻燃性能,而且在整理和織物使用過程中不會釋放出大量甲醛[3-5 ].為此,使整理后織物不但具有良好的阻燃性能,而且要綠色環保是當前研究的重點問題.淀粉具有良好的可生物降解性,廣泛應用于紡織、食品、造紙等工業[6].通過對淀粉進行膦酸酯化改性,可賦予其阻燃性能;同時又符合紡織品綠色整理的要求.本文主要對棉織物的綠色阻燃整理進行探討,并確定其綠色阻燃整理的最佳工藝.

1 實驗

1.1 材料和儀器

1.1.1 織物

29×29 S經煮煉漂白的純棉細布.

1.1.2 藥品

阻燃劑A,自制;交聯劑聚氨酯,柔軟劑CGF,均為工業級,上海助劑廠提供.

1.1.3 儀器設備

YG815垂直法織物燃燒性能測試儀(寧波紡織儀器廠),YG065型電子織物強力測試儀(無錫紡織儀器廠),DK一5E烘干機(無錫紡織儀器廠).

I.2 阻燃整理工藝

工藝:織物一二浸二軋(軋液率75 ~80%)一烘干(100℃ ,2 min)一烘焙(160℃ ,3 min)一皂洗(皂粉3 g/L,60℃ ,3 min)一烘干.

1.3 測試

1.3.1 阻燃效果

對所有經過阻燃整理后的織物根據GB5455—97規定,采用垂直燃燒試驗法測織物炭長(被燒焦的最大長度),在垂直燃燒試驗儀上測量.

1.3.2 強力

根據GB/T 3923—97《紡織品織物拉伸性能測試條件》進行測試.

1.3.3 耐水性測試

將試樣加入在4O℃、純堿2 g/L、浴比1:10的條件下洗滌若干次,然后清水洗,烘干.

1.3.4 甲醛含量

紡織品甲醛含量的檢測按照GB 184O1—2003標準測試.

1.4 阻燃劑A的制備

將等量的磷酸氫鈉和水溶性淀粉加入到三頸燒瓶中,然后加水至兩者完全溶解,開攪拌器,并逐漸升溫到8O℃左右,反應5 h左右,燒瓶中的混合物即為產品.本實驗是通過對水溶性淀粉進行膦酸酯化改性,然后通過交聯劑聚氨酯在一定的條件下,使阻燃劑和纖維素互相交聯形成網狀的結構,從而賦予織物阻燃的性能[7].

2 結果及討論

2.1 正交試驗
 






 

棉織物的阻燃整理實驗采用正交設計分析方法,采用L9(4 的3 次方)正交表,實驗因素水平、實驗安排及結果如表1、2所示.極差分析如表3.

極差是判斷各因素影響實驗結果主次關系的依據.極差大,說明該因素是活潑的,它在實驗中的作用較大,它的變化對實驗結果影響較大;級差小,說明該因素是保守的,它在實驗中的作用較小,它的變化對實驗結果影響較小.從表3的級差值R可見,影響阻燃效果的因素從大到小的次序依次為:交聯劑質量濃度>阻燃劑質量濃度>溫度×時間>柔軟劑質量濃度.影響斷強損失率的因素從大到小的次序為阻燃劑質量濃度>交聯劑質量濃度>柔軟劑質量濃度>溫度×時間.所以,在棉織物的阻燃整理中,交聯劑濃度對阻燃效果起著關鍵的作用,而阻燃劑濃度對織物斷裂強度

的損失起著較重要的作用.因為在通常的條件下,阻燃劑A很難與纖維素直接發生反應,只有通過交聯劑聚氨酯才能使阻燃劑交聯在織物上,故交聯劑濃度是決定織物上N、P兩種元素多少的主要因素,從而影響織物的阻燃效果.從表3可知,隨著交聯劑濃度的增加,炭長越來越短,當交聯劑質量濃度為90 g/L時,織物的阻燃效果最好,繼續增加交聯劑的質量濃度,阻燃性下降.這是因為纖維素大分子上能發生交聯反應的羥基數目一定,當交聯劑濃度過大時,過多的交聯劑堆積在織物表面,影響交聯反應的進行,導致織物的阻燃性下降.而斷裂強力的損失卻隨著交聯劑質量濃度的增加呈擴大趨勢.因此,為了保證整理后的棉織物具有足夠的強力,不影響織物的服用性能,交聯劑的質量濃度選擇90 g/L.阻燃劑質量濃度增加,炭長越短,阻燃效果越好,但阻燃劑質量濃度增加使織物的斷裂強力下降,因此,在保證織物阻燃性能的前提下,盡量減少阻燃劑的濃度,優選阻燃劑質量濃度為250 g/L.柔軟劑的使用可以改善織物的手感,當柔軟劑質量濃度為9 g/L時,既可以使織物具有良好的阻燃效果,又可以保證織物的服用強力,故優選柔軟劑質量濃度為9 g/L.

從表3可知,當烘焙溫度在160℃ ,時間為3 min時,織物的阻燃性和強力均可滿足服用要求,所以選擇溫度160℃ ,時間3 min.因此最佳的工藝條件:阻燃劑質量濃度250 g/L,交聯劑質量濃度90 g/L,柔軟劑質量濃度9 g/L,溫度160℃ ,時間3 min.

2.2 最佳工藝整理后棉織物的阻燃性能

在最佳工藝條件(阻燃劑質量濃度250 g/L,交聯劑質量濃度90 g/L,柔軟劑質量濃度9 g/L,溫度160℃ ,時間3 min)下,對棉織物進行阻燃整理后測得織物炭長為82 mm,斷裂強力損失為29% .和表2結果相比,此工藝條件下棉織物的阻燃效果和斷裂強度損失都是比較理想的.

2.3 最佳工藝整理后織物的耐水性和甲醛含量

采用最佳的工藝條件對試樣整理后,分別將試樣洗5、10、15、20、25次,其阻燃性能和織物上的甲醛含量如表4所示.從表4可知,織物經洗滌后,阻燃性能有所下降,洗滌25次之后,織物仍具有一定的阻燃性能,說明該阻燃劑處理的織物耐洗性較好.按GB 18401-2003~國家紡織產品基本安全技術規范》采用萃取法測試甲醛含量,結果為46 mg/kg,此結果大大低于標準中直接接觸皮膚類紡織產品的甲醛含量限定值(75 mg/kg).
 

3 結論

(1)棉織物綠色阻燃整理的最佳工藝條件為:阻燃劑質量濃度250 g/L,交聯劑質量濃度9Og/ L,柔軟劑質量濃度9 g/L,溫度160℃,時間3 mim。

(2)水系聚氨酯作為交聯劑不像其他交聯劑那樣產生大量的游離甲醛;同時又可引入氮元素,利用P、N的協同效應提高織物的阻燃性。

(3)由于該阻燃劑是通過淀粉的改性得到,因此在一定的條件下可生物降解,符合紡織品功能整理清潔化要求。

 

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