限氧指数(LOI值)测试中,经PU阻燃整理的涤丝纺织物的LOI值随阻燃剂含量的增加也呈现先增加后降低的规律。其中,当阻燃剂含量为15%时,织物的LOI值最大,达到21-8%,比未经阻燃整理的涤丝纺织物(LOI值为16-7%)提高了5-1%。
阻燃剂含量为20%(PU4)时,出现垂直燃烧性能变差和LOI值变小。其原因可能是:最初Pu的阻燃性能随其结构中磷含量的增加而增大,当磷含量增加到一定值时Pu的阻燃性能达到最大,此后若再继续增加磷的含量,聚氨酯体系的分子链更容易发生热裂解,致使结构中磷元素在未充分发生阻燃作用前即已损失。
2.2残炭形貌分析
未经阻燃整理和PU3整理的涤丝纺织物,其燃烧后残炭的SEM见图1所示。
从图l(a)可以看出,未阻燃整理的涤丝纺织物燃烧后残炭膨松多孔,这些孔洞成为氧气和热量的传输渠道,有助于燃烧。从图1(b)中可以看到,经PU3整理的涤丝纺织物燃烧后所形成的炭层致密、光滑、无孔洞。这种炭层能很好地隔绝氧气和热量的传递,覆盖在织物表面,有很强的阻燃能力。这是因为阻燃剂在燃烧时首先分解为磷酸的非燃性液态膜,该膜覆盖在织物表面,起到隔绝氧气和热量的作用;随着温度的升高,磷酸进一步聚合生成聚磷酸。聚磷酸容易使高聚物脱水炭化,在织物表面形成炭膜,起到隔热、隔氧抑烟的作用,并防止熔滴现象产生,发挥较强的阻燃作用。同时,聚氨酯结构中所含的氮和磷一起促进炭化反应,呈现显著的磷一氮协同阻燃效果。
PU3阻燃整理的涤丝纺织物垂直燃烧后布样炭层的EDS能谱图见图2。
其EDS能谱图共显示了碳、氧、磷和钛等四种元素,各元素具体的百分含量见表2。因为涤丝纺织物先经过防水处理,基布中含有Ti元素。
从图2和表2可以知道,用PU3阻燃整理的涤丝纺织物燃烧后,残炭层中磷含量达到0.68%,远大于用PU3阻燃整理的织物中的原始磷含量(0-35%)。
表明PU结构中的磷随温度的升高生成热稳定性高的聚磷酸或其它含磷化合物,磷富集于炭层表面,起到隔热、隔氧、催化反应作用。
2.3耐静水压分析
用各种PU整理的涤丝纺织物的耐静水压测试结果如表3所示。
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