棉织物绿色阻燃整理工艺的相关研究及探讨

随着整理设备的改进以及研究力量的日益增强，人们对防火剂的各项性能要求越来越高．要求防火剂不但具有良好的防火性能，而且在后整理和织物使用过程中不会释放出大量甲醛[3-5 ]．为此，使后整理后织物不但具有良好的防火性能，而且要绿色环保是当前研究的重点问题．淀粉具有良好的可生物降解性，广泛应用于面料、吃品、造纸等工业[6]．通过对淀粉进行膦酸酯化改性，可给予其防火性能；同时又符合面料品绿色后整理的要求．本文主要对棉织物的绿色防火后整理进行探讨，并确定其绿色防火后整理的佳工艺．

1 实验

1．1 材料和仪器

1．1．1 织物

29×29 S经煮炼漂白的纯棉细布．

1．1．2 药品

防火剂A，自制；交联剂聚氨酯，柔软剂CGF，均为工业级，上海助剂厂提供．

1．1．3 仪器设备

YG815垂直法织物燃烧性能测试仪(宁波面料仪器厂)，YG065型电子织物强力测试仪(无锡面料仪器厂)，DK一5E烘干机(无锡面料仪器厂)．

I．2 防火后整理工艺

工艺：织物一二浸二轧(轧液率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 测试

1．3．1 防火效果

对全部经过防火后整理后的织物根据GB5455—97规定，采纳垂直燃烧试验法测织物炭长(被烧焦的大长度)，在垂直燃烧试验仪上测量．

1．3．2 强力

根据GB／T 3923—97《面料品织物拉伸性能测试条件》进行测试．

1．3．3 耐水性测试

将试样加入在4O℃、纯碱2 g／L、浴比1：10的条件下清洗若干次，然后清水洗，烘干．

1．3．4 甲醛含量

面料品甲醛含量的检测按照GB 184O1—2003标准测试．

1．4 防火剂A的制备

将等量的磷酸氢钠和水溶性淀粉加入到三颈烧瓶中，然后加水至两者完全溶化，开搅拌器，并逐渐升温到8O℃左右，反应5 h左右，烧瓶中的混合物即为产品．本实验是通过对水溶性淀粉进行膦酸酯化改性，然后通过交联剂聚氨酯在肯定的条件下，使防火剂和纤维素互相交联形成网状的结构，从而给予织物防火的性能[7]．

2 结果及商量

2．1 正交试验
 

棉织物的防火后整理实验采纳正交设计分析方法，采纳L9(4 的3 次方)正交表，实验因素水平、实验安排及结果如表1、2所示．极差分析如表3．

极差是推断各因素影响实验结果主次关系的依据．极差大，说明该因素是生动的，它在实验中的作用较大，它的变化对实验结果影响较大；级差小，说明该因素是保守的，它在实验中的作用较小，它的变化对实验结果影响较小．从表3的级差值R可见，影响防火效果的因素从大到小的次序依次为：交联剂质量浓度>防火剂质量浓度>温度×时间>柔软剂质量浓度．影响断强损失率的因素从大到小的次序为防火剂质量浓度>交联剂质量浓度>柔软剂质量浓度>温度×时间．所以，在棉织物的防火后整理中，交联剂浓度对防火效果起着关键的作用，而防火剂浓度对织物断裂强度

的损失起着较重要的作用．因为在通常的条件下，防火剂A很难和纤维素直接发生反应，只有通过交联剂聚氨酯才能使防火剂交联在织物上，故交联剂浓度是决策织物上N、P两种元素多少的主要因素，从而影响织物的防火效果．从表3可知，随着交联剂浓度的增加，炭长越来越短，当交联剂质量浓度为90 g／L时，织物的防火效果好，继续增加交联剂的质量浓度，防火性下降．这是因为纤维素大分子上能发生交联反应的羟基数目肯定，当交联剂浓度过大时，过多的交联剂堆积在织物表面，影响交联反应的进行，导致织物的防火性下降．而断裂强力的损失却随着交联剂质量浓度的增加呈扩大趋势．因此，为了保证后整理后的棉织物具有足够的强力，不影响织物的服用性能，交联剂的质量浓度选择90 g／L．防火剂质量浓度增加，炭长越短，防火效果越好，但防火剂质量浓度增加使织物的断裂强力下降，因此，在保证织物防火性能的前提下，完量减少防火剂的浓度，优选防火剂质量浓度为250 g／L．柔软剂的使用可以改善织物的手感，当柔软剂质量浓度为9 g／L时，既可以使织物具有良好的防火效果，又可以保证织物的服用强力，故优选柔软剂质量浓度为9 g／L．

从表3可知，当烘焙温度在160℃ ，时间为3 min时，织物的防火性和强力均可满足服用要求，所以选择温度160℃ ，时间3 min．因此佳的工艺条件：防火剂质量浓度250 g／L，交联剂质量浓度90 g／L，柔软剂质量浓度9 g／L，温度160℃ ，时间3 min．

2．2 佳工艺后整理后棉织物的防火性能

在佳工艺条件(防火剂质量浓度250 g／L，交联剂质量浓度90 g／L，柔软剂质量浓度9 g／L，温度160℃ ，时间3 min)下，对棉织物进行防火后整理后测得织物炭长为82 mm，断裂强力损失为29% ．和表2结果相比，此工艺条件下棉织物的防火效果和断裂强度损失都是比较理想的．

2．3 佳工艺后整理后织物的耐水性和甲醛含量

采纳佳的工艺条件对试样后整理后，分别将试样洗5、10、15、20、25次，其防火性能和织物上的甲醛含量如表4所示．从表4可知，织物经清洗后，防火性能有所下降，清洗25次之后，织物仍具有肯定的防火性能，说明该防火剂处理的织物耐洗性较好．按GB 18401-2003~国家面料产品基本安全技术规范》采纳萃取法测试甲醛含量，结果为46 mg／kg，此结果大大低于标准中直接接触皮肤类布料产品的甲醛含量限定值(75 mg／kg)．
 

3 结论

(1)棉织物绿色防火后整理的佳工艺条件为：防火剂质量浓度250 g／L，交联剂质量浓度9Og/ L，柔软剂质量浓度9 g／L，温度160℃，时间3 mim。

(2)水系聚氨酯作为交联剂不像其他交联剂那样产生大量的游离甲醛；同时又可引入氮元素，利用P、N的协同效应提高织物的防火性。

(3)由于该防火剂是通过淀粉的改性得到，因此在肯定的条件下可生物降解，符合面料品功能后整理清洁化要求。

 

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