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研究棉用耐久型无醛阻燃剂及塑料无机阻燃剂的表面处理

来源:邵君( 先生,国内国际部经理 ) 发布时间:2014-4-24 22:02:12
 

  目前棉织物的阻燃整理主要有以四羟甲基氯化膦为阻燃剂的Proban/氨熏法工艺和以N-羟甲基-3丙酰胺为阻燃剂的P让ova特许CP工艺,但二者在整理和服用过程中都存在甲醛问题。有机磷系阻燃剂是目前研究较多的一类有机阻燃剂,其阻燃性能良好,且符合当前阻燃剂市场无卤、无甲醛的发展方向。其中,磷酸酯类阻燃剂的产量占有机磷系阻燃剂的45%,包括单体型磷酸酯和聚磷酸酯型。我国对磷酸酯类阻燃剂的研究较晚,国内外现已在工业上得到广泛应用的单体型阻燃剂有磷酸三乙酯、磷酸三辛酯、磷酸三甲苯酯、磷酸二苯基辛酯等,聚磷酸酯型阻燃剂有Theromlive101、fyrol99、二膦酸四苯基间苯二酚磷酸酯和四苯基双酚-A二磷酸酯等。单体型磷酸酯阻燃剂存在沸点低、易挥发的缺陷,而聚磷酸酯阻燃剂的分子链大、含磷量高,因而具有良好的热稳定性和良好的阻燃性能。本文以甲基膦酸二甲酯和乙二醇为原料,合成了一种新型的磷酸酯阻燃剂。探讨了该阻燃剂的合成条件,及其在交联剂参与下整理棉织物的工艺和整理后织物的阻燃性能。

  实验材料包括220根/10cm×272根/10cm纯棉织物;甲基膦酸二甲酯、乙二醇、浓硫酸、次亚磷酸钠、三乙醇胺、三乙胺,均为分析纯;丁烷四羧酸、JFC,均为化学纯。实验器材包括JMU50T型台式轧车、HD026N型电子织物强力仪、LCK-08型织物阻燃性能测试仪、NicoletNexus670型傅里叶变换红外光谱仪、(乱码?)S诶卡哦6300型热解重量分析仪、JSM-6360型扫描电镜和600MHzBluke核磁共振仪。

  实验部分分为阻燃剂的合成、整理工艺和结构表征与性能测试。从阻燃剂的红外谱图分析、阻燃剂的核磁谱图分析、GPC测试、羟值测试、影响阻燃剂合成的因素、影响阻燃整理效果的因素、热解重量分析、扫描电镜分析、原布与整理棉织物的IR光谱测试和耐洗性测试多方面分析与讨论。其中影响阻燃剂合成的因素包括反应物物质的量比、反应温度、反应时间;影响阻燃整理效果的因素包括阻燃剂用量、交联剂用量和烘焙温度。经过以上多方面的分析与讨论,得出以下结论:

  以甲基膦酸二甲酯和乙二醇为原料,制备出一种羟基磷酸酯型低聚物无醛阻燃剂;用所制阻燃剂对棉织物进行阻燃整理,未经整理的棉织物续燃、阴燃时间很长,且完全损毁。经阻燃整理后,损毁长度减小为47mm,续燃和阴燃时间均为0s,远小于阻燃机织物B1(右下)级标准,表明整理织物阻燃性能良好,随洗涤次数增加,整理织物的损毁长度有所增大。经12次洗涤后,织物的损毁长度为193mm,续燃和阴燃时间均小于15s,仍能达到国标B2(右下方)级的要求,说明阻燃织物耐洗性能良好;经阻燃整理棉织物的主要裂解温度大幅下降,降低了50℃左右,燃烧后织物残渣量明显增加,增加了近一倍,表明整理织物阻燃性能良好,织物不易燃烧;未阻燃织物燃烧后出现碳层坍塌现象,极易燃烧,而阻燃织物依然保持纤维状,具有良好的阻燃性。

  现在我国无机阻燃剂也得到了重视和开发。目前国内无机阻燃剂从水合氧化铝系、氧化锑系、硼系、铜系至无机磷系等各种品种都有,这些品种主要包括氢氧化镁、水合氧化铝、三氧化二锑、胶体三氧化二锑、低水合硼酸锌、偏硼酸锌、磷酸锌、二氧化钥、三氧化钥、铝酸锌、铝酸钙、聚磷酸胺、氟硼酸钠、硼酸和红磷等。现在国内阻燃剂应用仍以有机阻燃剂为主,但无机阻燃剂需求比例逐年上升。红磷用于塑料作阻燃剂时,其用量受到限制但效果十分明显。红磷的燃烧是吸热反应,且能形成碳化层。但红磷的燃烧值大,用量过多,燃烧时所释放的热量足以满足其发生反应的需要,还会促进塑料的进一步燃烧,从而不能起到阻燃的作用。红磷作塑料阻燃剂时用量一般在份以下。金属氢氧化物阻燃剂要求大量添加才能有明显的阻燃效果,但大量添加又会导致加工性能和机械性能的下降。为使其加人既满足阻燃效果又不影响塑料的一些性能,无机阻燃剂的超细化、表面处理技术已成为当今塑料阻燃技术开发的要点。

  无机阻燃剂的表面改性处理,一方面改善塑料加工时的弱点,另一方面改善阻燃剂与塑料的相容性,也即既提高了阻燃塑料的加工性能,又提高机械性能和阻燃性能。无机阻燃剂表面处理剂主要有钦系偶联剂、硅烷类偶联剂、铝酸醋、硬醋酸及盐类和其它脂肪酸盐等。不同表面处理剂的处理效果不同,因而会使阻燃塑料具有不同的性能,所以,确定合适的方法、选用合适的表面处理剂并确定最佳用量,对改善表面处理效果十分重要。阻燃技术的发展方向阻燃技术的研究方向研究成碳技术是阻燃化新的技术发展方向,即研究热塑性塑料在凝聚相而不是在气相中增强阻燃反应产生结碳进而达到阻燃和消烟目的。一般方法是通过加添加剂促进成碳反应或引起交联反应以达到最终阻绝燃烧的目的。例如的研究人员在二氧化硅凝胶、碳酸钾与一种多轻基集合物如聚乙烯醇和纤维素中进行反应,反应形成的硅胶氧化物和引起的交联反应能阻止燃烧。消烟技术是国内外颇受重视的研究课题。
   

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