ＣＰ阻燃劑用於棉織物阻燃整理的工藝最佳化
阻燃面料生產企業新星特種織物有限公司(長春工業大學吉林長春130012)
對棉織物的阻燃性要求也越來越高。純棉耐久阻燃織物不僅要有一定的阻燃效果,還要求耐洗滌、耐久,對織物強力損失也提出了要求。因此,研究棉織物的阻燃性能具有一定的現實意義。
1 阻燃機理
本試驗的反應原理是催化脫水論,主要是改變纖維的熱裂解過程,其阻燃機理是,阻燃劑在高溫下分解成磷酸,導致棉纖維素分子鏈在斷裂前產生強烈脫水反應(Ｃ6Ｈ10Ｏ5)ｎ→6ｎＣ+5ｎＨ2Ｏ,纖維分解炭化並產生水分,甚至發生某些交聯作用,阻止左鏇葡萄糖的生成,抑制可燃氣體產生,使揮發性液體大大減少,固體碳量大大增加,同時經阻燃整理的織物裂解溫度降低,裂解時間縮短,產物中可燃性氣體(ＣＯ、Ｃ2Ｈ4、Ｃ2Ｈ6)減小,不燃性氣體(ＣＯ2等)增加。阻燃劑ＣＰ與六羥甲基三聚氰胺樹脂等其他助劑配製成整理工作液,採用一般軋→烘→焙工藝技術,使阻燃劑分子中的羥甲基與纖維素纖維中的羥基反應形成酯,以共價鍵牢固結合,因此具有較高的耐洗性,又因其屬單官能團,所以整理後的織物強力損失小。
2 試驗部分
2.1 材料與儀器試驗用織物為純棉白布。試劑有棉織物阻燃劑ＣＰ,6ＭＤ樹脂,六水合氯化鎂,磷酸(85%),尿素,柔軟劑ＶＳ,滲透劑ＪＦＣ。
儀器有Ｙ801Ａ型恆溫烘箱,ＨＪ-4磁力攪拌器,ＪＭＵ5051型實驗小軋車,ＹＰ600型電子天平,ＹＧ026型織物強力測試儀,ＺＢＤ白度儀,ＹＧ815Ａ型織物阻燃性能測試儀,ＹＧ813型氧指數測定儀。
22 測試
(1)織物的阻燃性能 包括續燃時間、陰燃時間和纖維損毀長度,按ＧＢ5455-85紡織織物燃燒性垂直燃燒法測試。
(2)織物的極限氧指數 按ＧＢ5454-85紡織織物燃燒性能氧指數法測試。
(3)織物的斷裂強力 包括織物的經向強力和緯向強力,按ＧＢ3926-83《標準化工作導則編寫標準的一般規定》中ＧＢ3291-82《紡織名詞術語(紡織、紡織產品通用部分)》測試。
23 整理工藝流程
織物→浸軋(含阻燃劑ＣＰ、6ＭＤ樹脂、催化劑、柔軟劑、滲透劑、尿素、磷酸的整理液,ｐＨ45～54;室溫二浸二軋,軋余率為(85%)→烘燥(3ｍｉｎ)→焙烘→水洗→烘乾→冷卻。
水洗後整理浴的ｐＨ值大約為8左右。
24 正交試驗設計
本實驗確定棉織物阻燃劑ＣＰ、6ＭＤ樹脂、焙烘溫度和焙烘時間為正交試驗的主要因素,探討其對棉織物阻燃性能的影響。為此,設計了4因素3水平Ｌ9(34)的正交試驗設計,因素和水平
3.1 原布性能
為更好地比較原布和處理後織物的各項性能,對原布的阻燃性能、極限氧指數、斷裂強力和白度進行了測試,32 方差及多重比較分析
為得出棉織物阻燃整理的最佳整理工藝,需對表征棉織物阻燃性能各參數進行分析,主要參數值
321極限氧指數
極限氧指數的方差分析結果
3.2 從可看出,通過Ｆ檢驗,因素Ａ為非常顯著因素,Ｂ為顯著因素。而因素Ｃ、Ｄ達不到顯著水平,為次要因素。故將因素Ａ、Ｂ作為重要因素進行多重比較,結果見表5。
對極限氧指數,數值越高越好。從表5可看出,多重比較的結果以Ａ3和Ｂ2為最好。故從極限氧指數看,最優組合為Ａ:ＣＰ阻燃劑添加量為430ｇ/Ｌ;Ｂ:6ＭＤ樹脂添加量為85ｇ/Ｌ;Ｃ、Ｄ因素不論。
322續燃時間
續燃時間方差分析結果。
從中可看出,通過Ｆ檢驗,因素Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ4因素都無顯著差異,即這4個因素的各水平對此指標無顯著意義。其中Ａ、Ｂ、Ｄ相對較重要,對這3個因素進行多重比較,結果。
對續燃時間,數值越小越好。從表7中可看出,多重比較的結果是Ａ因素的Ａ3最好、Ｂ因素的Ｂ2為最好,Ｄ因素的Ｄ1最好。
故從續燃時間這一指標來講,最優組合為Ａ:ＣＰ阻燃劑添加量為430ｇ/Ｌ;Ｂ:6ＭＤ樹脂添加量為85ｇ/Ｌ;Ｄ:焙烘時間為2ｍｉｎ,Ｃ不論。
323陰燃時間
陰燃時間方差分析結果。
從中可看出,通過Ｆ檢驗,因素Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ這4個因素都無顯著差異,但Ｄ因素相對來說比較重要,其餘為次要因素,對Ｄ因素進行多重比較,結果。
對陰燃時間,數值越小越好。從表9中可看出,多重比較的結果是,Ｄ因素的Ｄ1最好。故從續燃時間這一指標來講,最優組合為Ｄ:焙烘時間為2ｍｉｎ,其餘因素不論。
324損毀長度
損毀長度方差分析結果。
從中可看出,通過Ｆ檢驗,因素Ａ和Ｂ因素均為重要因素。而因素Ｃ和Ｄ為次要因素。故將因素Ａ、Ｂ作為重要因素進行多重比較,結果見表11。
對損毀長度,數值越小越好。從表11中可看出,多重比較的結果是Ａ3和Ｂ2最好。
故從極限氧指數講,最優組合為Ａ:ＣＰ阻燃劑添加量為430ｇ/Ｌ;Ｂ:6ＭＤ樹脂添加量為85ｇ/Ｌ;Ｃ、Ｄ因素不論。
325斷裂強度
斷裂強度方差分析結果。
從中可看出,通過Ｆ檢驗,因素Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ這4個因素都無顯著差異,但其中Ａ因素和Ｃ因素相對較重要,故將Ａ因素和Ｃ因素進行多重比較。
對斷裂強度,數值越高越好。從表13中可看出,多重比較的結果是Ａ1和Ｃ3最好。故從斷裂強度講,最優組合為Ａ:ＣＰ阻燃劑添加量為370ｇ/Ｌ;Ｃ:焙烘溫度為165℃;Ｂ、Ｄ因素不論。
對阻燃整理棉織物的性能好壞,極限氧指數、續燃時間、陰燃時間和損毀長度為較重要的衡量指標。棉織物的白度經阻燃整理後變化不大,可不作為重要指標考慮。綜上分析可得出,棉織物的最佳阻燃整理工藝為Ａ3Ｂ2Ｃ3Ｄ1,即ＣＰ阻燃劑的用量為430ｇ/Ｌ;6ＭＤ樹脂的用量為85ｇ/Ｌ;焙烘溫度為165℃;焙烘時間為2ｍｉｎ。其他,助劑用量為催化劑4ｇ/Ｌ,滲透劑1ｇ/Ｌ,柔軟劑9ｇ/Ｌ,尿素6ｇ/Ｌ,磷酸6ｇ/Ｌ。
由方差分析得出的結果Ａ3Ｂ2Ｃ3Ｄ1實驗組合不在正交表的9組實驗中,其原因是用正交表安排的9個實驗只是全部81種搭配中的典型代表,而由這9個代表把81種搭配中較好的因素水平挑出來也正是其優點。
4 結論
(1)含Ｎ、Ｐ元素的試劑對棉織物有阻燃作用,且這類阻燃劑不含甲醛,對環境無影響。本試驗得到的最佳整理工藝為阻燃劑ＣＰ430ｇ/Ｌ,6ＭＤ樹脂85ｇ/Ｌ,焙烘溫度165℃,焙烘時間為2ｍｉｎ。經整理後織物的阻燃時間和陰燃時間均為0ｍｉｎ。(2)用阻燃劑整理棉布時阻燃效果與織物手感和斷裂強力之間存在一定的矛盾。在保證了阻燃效果的前提下,織物的手感斷裂強力均有一定損失。
(3)處理後棉織物的極限氧指數越大,續燃時間、陰燃時間和棉織物損毀長度越小。
參考文獻:
[1] 王菊生.染整工藝原理[Ｍ].北京:中國紡織工業出版社,2004.2425,27.
[2] 吳建華.純棉織物耐久性阻燃整理[Ｊ].印染,2000,(7).
[3] 李永樂,胡慶軍.套用數理統計[Ｍ].湖南:國防科技大學出版社,2003.
[4] 王欽德,楊 堅.食品試驗設計與統計分析[Ｍ].北京:中國農業大學出版社,2005.ＣＰ阻燃劑用於棉織物阻燃整理的工藝最佳化
對阻燃整理棉織物的性能好壞,極限氧指數、續燃時間、陰燃時間和損毀長度為較重要的衡量指標。棉織物的白度經阻燃整理後變化不大,可不作為重要指標考慮。綜上分析可得出,棉織物的最佳阻燃整理工藝為Ａ3Ｂ2Ｃ3Ｄ1,即ＣＰ阻燃劑的用量為430ｇ/Ｌ;6ＭＤ樹脂的用量為85ｇ/Ｌ;焙烘溫度為165℃;焙烘時間為2ｍｉｎ。其他,助劑用量為催化劑4ｇ/Ｌ,滲透劑1ｇ/Ｌ,柔軟劑9ｇ/Ｌ,尿素6ｇ/Ｌ,磷酸6ｇ/Ｌ。
由方差分析得出的結果Ａ3Ｂ2Ｃ3Ｄ1實驗組合不在正交表的9組實驗中,其原因是用正交表安排的9個實驗只是全部81種搭配中的典型代表,而由這9個代表把81種搭配中較好的因素水平挑出來也正是其優點。
4 結論
(1)含Ｎ、Ｐ元素的試劑對棉織物有阻燃作用,且這類阻燃劑不含甲醛,對環境無影響。本試驗得到的最佳整理工藝為阻燃劑ＣＰ430ｇ/Ｌ,6ＭＤ樹脂85ｇ/Ｌ,焙烘溫度165℃,焙烘時間為2ｍｉｎ。經整理後織物的阻燃時間和陰燃時間均為0ｍｉｎ。
(2)用阻燃劑整理棉布時阻燃效果與織物手感和斷裂強力之間存在一定的矛盾。在保證了阻燃效果的前提下,織物的手感斷裂強力均有一定損失。
(3)處理後棉織物的極限氧指數越大,續燃時間、陰燃時間和棉織物損毀長度越小。
參考文獻:
[1] 王菊生.染整工藝原理[Ｍ].北京:中國紡織工業出版社,2004.2425,27.[2] 吳建華.純棉織物耐久性阻燃整理[Ｊ].印染,2000,(7).
[3] 李永樂,胡慶軍.套用數理統計[Ｍ].湖南:國防科技大學出版社,2003.
[4] 王欽德,楊 堅.食品試驗設計與統計分析[Ｍ].北京:中國農業大學出版社,2005.
