海藻酸钙纤维的阻燃性能

2 ． 4 海藻酸钙纤维的气相裂解产物

海藻酸钠和海藻酸钙纤维在 3 5 0 ℃和7 5 0 ℃时的气相裂解产物列示于表 1 。 

从表 1 可以看出， 海藻酸钠在 3 5 0 ℃和 7 5 0 ℃时的裂解产物都是 2 6种， 但裂解产物有差异； 海藻酸钙纤维在 3 5 0 ℃和7 5 0℃时的裂解产物则分别有 1 5种和4 5种。海藻酸钠和海藻酸钙纤维的气相裂解产物主要是酮类和酯类化合物， 随着裂解温度的升高， 裂解产物中酮类化合物的数量增加， 酯类化合物的数量急剧下降。值得注意的是， 海藻酸钙纤维 7 5 0 ℃裂解产物中烃类达到 l 9种， 其中烷烃3种， 烯烃 3种， 芳香烃1 3种，另外醇类化合物3种。所以， 海藻酸钙纤维的热释放速率、 有效燃烧热和总放热量比海藻酸钠略高。 

2 ． 5 海藻酸钙纤维的阻燃机理

海藻酸钙纤维具有优异的阻燃性， 可能是组成纤维的海藻酸大分子结构的特殊性以及纤维中钙离子的作用。首先， 海藻酸大分子结构中含有大量羧基和羟基， 能够大量吸收空气中的水分( 棉纤维的回潮率为8 ％， 而海藻酸钙纤维的回潮率为 3 1 ％) ， 液态水气化 要吸收大量的热量， 从而降低纤维的表面温度， 阻碍热量的累积和传递， 达到阻燃效果。更重要的是， 虽然纤维素和海藻酸都是多糖类物质， 但是海藻酸结构中的羧基和羟基在热分解过程中发生反应， 脱水形成酯类化合物， 抑制了纤维的热裂解， 促进了成炭反应， 减少了可燃性气体的产生¨ 。所以， 棉纤维的有效燃烧热和总放热量比海藻酸钙纤维高； 而棉纤维的裂解残渣仅为2 ．7 7 ％D 7 ] ， 海藻酸钙纤维的裂解残渣为 1 4 .6 ％，铜离子改性海藻酸钙纤维的裂解残渣为2 2 ％。此外，观察发现，铜离子改性海藻酸钙纤维和棉纤维的极限氧指数虽然一样， 但是棉纤维在空气中发生有焰燃烧，而铜离子钙性海藻酸钙纤维在空气中只发生阴燃，也说明了海藻酸分解过程中成炭作用的存在。 经铜离子处理后 ，海藻酸钙纤维的极 限氧指数从 3 4.4 ％下降到 1 7 ．8 ％， 阻燃性能变差， 说明海藻酸钙纤维的阻燃作用与钙离子密切相关。海藻酸钙纤维燃烧分解过程中， 钙离子首先转化成碳酸钙， 覆盖在纤维表层， 阻碍氧气和可燃性气体的扩散以及燃烧释放热量的传递。此外， 碳酸钙受热分解能够吸收大量的热， 降低纤维表面的温度， 同时释放出的二氧化碳属于惰性气体， 能够稀释可燃性气体的浓度， 使得海藻酸钙纤维离火自熄。而碳酸铜的热稳定性差， 分解温度比较低，且分解时吸收的热量较少， 使得铜离子改性海藻酸钙纤维在空气中发生阴燃， 阻燃性能较差。 

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