阻燃非織造布的制備及物理化學(xué)性能研究

　　根據(jù)影響聚合物燃燒過程、燃燒原理、燃燒性能的因素不同，非織造布阻燃基本原理可以分為凝聚相阻燃、氣相阻燃、熔融阻斷作用阻燃三種。無論是那類阻燃非織造產(chǎn)品，都要結(jié)合產(chǎn)品本身的性質(zhì)特點(diǎn)選用合適的非織造布，才能做到“物盡其用”，將各類阻燃非織造布的使用空間和價(jià)值空間拓展得更大。
　　
　　實(shí)驗(yàn)操作得出關(guān)鍵數(shù)據(jù)
　　
　　一般產(chǎn)業(yè)用高分子材料的燃燒過程是，高分子材料在火源作用下產(chǎn)生熱裂解，在熱和空氣的共同作用下，生成可燃性物質(zhì)(自由基)，可燃性物質(zhì)在火焰中燃燒、氧化(產(chǎn)生含氧自由基)，放出大量的熱能，熱能又進(jìn)一步促使高分子材料發(fā)生熱裂解，如此循環(huán)，直至燃燒完畢。　　
　　原料與設(shè)備
　　
　　本文涉及設(shè)備包括：拉伸強(qiáng)力儀（南通宏大實(shí)驗(yàn)儀器有限公司提供，型號為HD026N）；極限氧指數(shù)測試儀（意大利Atsfaar公司提供）；垂直燃燒測試儀（英國Atlas公司提供，型號為17621）。
　　
　　極限氧指數(shù)測定實(shí)驗(yàn)
　　
　　在試樣寬面上距點(diǎn)火端50mm出劃線；將試樣垂直地裝在試樣夾上，試樣上端至筒頂距離不小于100mm；調(diào)節(jié)流量閥門，使流入燃燒筒的氧、氮混合氣體達(dá)到要求的氧濃度，并保持燃燒筒中氣體流動(dòng)速率為（4±1）cm3/s；用氣體清洗燃燒筒，然后用點(diǎn)火器點(diǎn)燃試樣頂部，待全部點(diǎn)燃后，立即開始計(jì)時(shí)，此實(shí)驗(yàn)重復(fù)進(jìn)行3次。
　　
　　耐洗滌測定實(shí)驗(yàn)
　　
　　將所有試樣各剪取120mm×50mm大小樣品兩塊，并將其分成兩組進(jìn)行測試。取其中一組樣品置于裝滿清水的大燒杯中，每次放入一種布樣分開清洗，將清洗后的布樣烘干并做好標(biāo)記，將其與未經(jīng)過水洗的布樣一起做極限氧指數(shù)對比試驗(yàn)。
　　
　　數(shù)據(jù)分析確定*工藝
　　
　　丙綸紡粘布和SMS復(fù)合布，這兩類阻燃功能母粒添加型非織造布的極限氧指數(shù)，與水刺粘膠、PVA阻燃后整理非織造布的極限氧指數(shù)相比較明顯偏低，在阻燃效果級別評定中相差了一個(gè)級別。
　　
　　這是因?yàn)樵谏a(chǎn)過程中，阻燃母粒是以1∶25的比例與主體切片混合熔融紡絲，為了在后續(xù)生產(chǎn)中阻燃功能母粒能與主體切片更好的融合，并發(fā)揮阻燃作用，因此，必須在阻燃功能母粒生產(chǎn)過程中，除去阻燃成分阻燃劑十溴聯(lián)苯Sb2O3外，并且加入分散劑聚乙烯蠟和載體。這樣阻燃劑在成布中的分量將大大減少。另外，后整理改性阻燃非織造布在經(jīng)過整理后，其阻燃劑成分都附著在纖維表面，當(dāng)與火焰接觸時(shí)，阻燃劑將纖維包覆住，隔絕熱源與纖維可以直接接觸，從而大大的提高了阻燃效果。　　
　　由此可見，后整理改性阻燃非織造布在阻燃性能上優(yōu)于阻燃功能母粒添加型非織造布。由于改性纖維制非織造布是由改性阻燃纖維直接制的，并未經(jīng)過后續(xù)的阻燃加工、整理等工藝，因此，其阻燃性能主要取決于纖維本身的阻燃特性。　　　　由上表中數(shù)據(jù)可知，1、3和4號布樣都屬于阻燃母功能母粒非織造布，經(jīng)水洗后其阻燃性能并未有很大變化。這是由于在紡絲過程中添加了功能母粒，母粒不是以附著的方式，而是很好的“融合”在纖維里，一般的清洗并不影響它們的阻燃性能。2號布樣因本身不具有阻燃性，在此不予進(jìn)行實(shí)驗(yàn)比較。5、6號布樣在清洗前的極限氧指數(shù)分別為35.1和37.3，都屬于B1級，有很好的阻燃性。但在經(jīng)過清洗后，極限氧指數(shù)降到19.1和19.3，在空氣中可點(diǎn)燃，失去了原本的阻燃性，這說明了這兩種阻燃劑整理后的阻燃非織造布的水洗牢度差。
　　
　　其中要說明的是，PVA布樣在水洗過程中，由于PVA有很好的水溶性，可以很快地溶解于水中，即使將其溶液蒸發(fā)，析出PVA成分也難以保證能*去除其中的阻燃成分，且析出物已不能保持原布樣的定量、結(jié)構(gòu)，對該析出物進(jìn)行對比試驗(yàn)將無法達(dá)到預(yù)想效果。因此，在此次試驗(yàn)中就不對PVA后整理非織造布進(jìn)行測試分析。改性纖維阻燃布主要是改性纖維自身具備阻燃特性，水洗并不能改變其物質(zhì)本身的物理和化學(xué)性能，因此，其阻燃特性并未改變。
　　
　　在垂直燃燒性能測試方面，1、3、4號布樣都屬于阻燃功能母粒添加型非織造布，在點(diǎn)火12s時(shí)間內(nèi)，無明焰產(chǎn)生。該實(shí)驗(yàn)原料為丙綸纖維，在燃燒過程中有黑煙生成，這是由其自身性質(zhì)決定的。同時(shí)在受熱過程中，布面受熱處發(fā)生收縮，致使布面出現(xiàn)損毀，且有熔滴現(xiàn)象。根據(jù)上文提到的熔融阻斷阻燃機(jī)理可知，這是由于丙綸阻燃非織造布中的阻燃母粒發(fā)揮阻燃作用而產(chǎn)生的現(xiàn)象，這一點(diǎn)從2號布樣的燃燒現(xiàn)象中就可以驗(yàn)證，2號布樣燃燒時(shí)也伴有黑煙生成，但直至燃盡后仍未有熔滴產(chǎn)生，并且火焰以比較快的速度在布面上蔓延開來。
　　
　　5、6、8號布樣在12s受火時(shí)間內(nèi)也無明焰產(chǎn)生。受熱布面逐漸炭化，炭化面積較小，并且無蔓延現(xiàn)象。從損毀長度及布面損毀面積上看，仍是阻燃后整理非織造布在阻燃性能上優(yōu)于阻燃功能母粒非織造布。這是由于阻燃后整理布中的阻燃成分是以附著在纖維表面的形式存在的，與阻燃功能母粒非織造布中的阻燃成分相比，后整理阻燃非織造布的阻燃成分含量也較高。在燃燒過程中，阻燃后整理非織造布的阻燃成分直接與熱源接觸，并將熱源與纖維隔絕開來，因而阻燃效果更為顯著。然而沒有經(jīng)過阻燃處理的7號布樣，燃燒較為迅速，損毀面積也較大。以上的實(shí)驗(yàn)結(jié)果再次說明了，阻燃后整理非織造布的阻燃性能優(yōu)于阻燃功能母粒非織造布，且阻燃后整理非織造布在阻燃性能上有著顯著優(yōu)勢。