涤纶阻燃纤维的加工工艺.doc

六溴环十二烷整理涤纶纤维的性能探讨
2008-11-119:24:48
【摘要】涤纶纤维(织物)经六溴环十二烷整理后，随着HBCD浓度变化其热学性能发生了一些规律性的变化，其阻燃性也随HBCD浓度的增加而增加，使涤纶纤维从易燃性材料生成不同程度的阻燃性材料，另外，HBCD整理涤纶不会影响其强度，阻燃效果耐久，耐洗涤性佳、唯对干洗稍有影响，但值得注意的是单独应用HBCD整理有促进涤纶光氧化的可能。１.前言涤纶纤维是一种重要的纺织原料。我国涤纶纤维的产量自90年代以来，年产量已超过100万吨占世界第二位。涤纶纺织品的应用已深入人民生活的各个方面。由于涤纶纤维属易燃性材料，为了适应某些场合使用时有阻燃性要求，在80年代就开发阻燃整理涤纶产品，主要应用六溴环十二烷(简称HBCD)和环膦酸酯齐聚物(Oligomericcyclicphosphonate)两种阻燃剂，可能是由于HBCD的质量相当地稳定，以及它既可用轧烘焙工艺又可与分散染料高温高压同浴染色工艺，以致应用较为广泛。可以说是目前国内涤纶织物阻燃整理的主要技术路线，经HBCD整理的涤纶产品在室内装饰方面完全符合GB50222－95《建筑内部装饰设计防火规范》中B1级(难燃)和B2级(可燃)的要求。只是对HBCD整理涤纶纤维阻燃性以外的一些性能变化报道较少。本文拟就这方面作些探讨。2.涤纶纤维(织物)的燃烧特性涤纶纤维是热塑性纤维，在受外界施加热量过程中，当温度超过玻璃化温度(Tg)时会软化，若达到熔融温度(Tm)会熔化生成粘稠橡胶状，成熔滴落下，使难于燃烧。但高温熔融物一旦粘着人体皮肤会造成深度烧伤，加重灾难。可是，正是由于其Tm温度低于分解温度(Tp)，以致容易引起某些人对一些轻薄涤纶织物是否经过阻燃整理的判断产生困扰。经验告诉我们：棉织物的可燃性是随着单位质量(g／M2)的增加而呈直线下降的(即相对的阻燃性提高)；但是，涤纶织物的情况却恰恰相反。轻薄型涤纶织物难于点燃，随着其单位质量的递增，点燃的危险性也随之增大，其实这是热塑性合成纤维织物的共性。造成这种现象是由于轻薄型涤纶织物受热时容易收缩。而熔融部分会呈球状滴落，从而使织物自动地脱离了火源所致。其“阻燃”现象是基于熔融温度与着火温差之形成的。锦纶织物较涤纶织物难于点燃的现象，正是锦纶的这种温差较涤纶大所致。如表1所示。表1锦纶和涤纶的熔融温度与着火温度由表1可知：锦纶的熔融温度与着火温度之差达315℃，在达着火温度之前，大量的热量已在熔融过程中消耗掉了；与之相比，涤纶的这种温差为250℃，已相当地缩小，若织物的单位质量(或厚度)增加，使熔融所需时间陡然延长，导致熔滴效果减弱，就较易着火。有人以不同单位质量(即厚度)的涤纶织物，接触火焰的时间分别为1秒、3秒、5秒、10秒和15秒，测定其熔融距离和点燃时间的关系，结果如图1所示：图1点燃时间与不同单位质量涤纶织物的熔融距离关系由图1可知：对单位质量为50g／M2以上的涤纶织物，在各种接触火焰时间内，其熔融距离都很小，而达150g／M2以上的涤纶织物，则接触火焰3秒钟以上就会燃烧。因此，不含任何杂质的100%涤纶轻薄织物(重量为150g／M2以下)，可视作具有一定的“阻燃性”。实际上涤纶织物不可避免地总吸附着染料、、原料或其它助剂、会使这种“阻燃性”受到很大的影响。特别是进行树脂整理或有机硅拒水整理，以及涂料印花都会使它容易着火，如表2所示结果表2不同加工对涤纶燃烧性影响注：涤纶织物150g／M2；点燃时间3秒３.热学性能的变化涤纶纤维经HBCD整理后，小分子的HBCD进入涤纶分子内部，对其热学性能的影响，可由热分析方法测知。3.1相转变温度(Tg、Tc、Tm1、Tm2)经不同HBCD浓度整理的涤纶纤维，由DSC测得其转变温度的变化，如图2所示：图2不同HBCD浓度整理涤纶纤维的相转变温度影响由图2可知：HBCD小分子进入涤纶分子，犹如塑料中添加增塑剂，对涤纶纤维的各相转变温度会产生相当大的影响。随着整理时HBCD浓度的增加，各相转变温度均有降低的趋势。其中结晶温度(Tc)下降最大(约100℃)；玻璃化温度(Tg)下降55℃，熔融温度(Tm1)虽然基本无明显下降，可是，经淬火处理的涤纶(即结晶型涤纶)的熔融温度(Tm2)可下降45℃左右。3.2HBCD浓度时结晶和熔融(晶体)行为的作用不同HBCD浓度整理的涤纶纤维由DSC测得其结晶和熔融行为的变化，如图3所示。1.涤纶；2.1%HBCD整理涤纶；3.2%HBCD整理涤纶；4.5%HBCD整理涤纶；5.6.5%HBCD整理涤纶；6.8%HBCD整理涤纶；7.10%HBCD整理涤纶由图3可知：随着HBCD整理浓度的增加，其结晶放热峰急剧陡峭，而吸热峰则相反，渐趋平坦。这个现象似乎可推测：HBCD