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阻燃剂 BP—F 的应用研究及阻燃机理的探讨

来源:印染在线 发布时间:2012年04月20日

由表 6 可知,阻燃整理后纯棉织物的各项白度都有所下降,其中以甘茨白度下降最为明
显。阻燃整理对织物的色光也有所影响,其中对黄色光的影响最为明显,这跟 BP-F 本身带 有淡黄色有关。总的来讲,阻燃整理对织物白度和色光都有一定的影响,但影响非常有限, 不影响织物的正常应用。
2.3 BP—F 阻燃机理的探究

2.3.1 热重分析

按 1.3.6 对未阻燃试样、阻燃试样分别进行热重分析,结果如图 1。


 

图 1 阻燃织物和未阻燃织物的热重曲线

由图 1 可知,试样初始热解时,阻燃织物较未阻燃织物更易热解,在 200—300℃左右
阻燃样较未阻燃样重量损失明显,而热解到一定程度后阻燃织物又表现出比未阻燃织物更好 的热稳定性。最终,BP-F 阻燃样的成炭率高达 39.3%,远高于未阻燃样的 11.6%。这可能是 由于 BP-F 影响了纯棉织物初始的热解,增进纯棉织物的催化脱水,并促进其朝成炭的方向 热解,生成的炭层又防止了纯棉织物的进一步热解,从而导致阻燃织物的成炭率较未阻燃织 物有大幅的提高,减少了可燃性气体的生成,起到了很好的阻燃效果。由上可知,BP-F 在凝聚相中起到了很好的阻燃作用。

2.3.2 成炭性分析

为了更接近实际空气条件下的热解燃烧情况,按 1.3.7 中的方法对未阻燃棉织物和阻燃 棉织物在不同温度下炭化 10min 后,测试炭化后的残渣保留率,结果如图 2。

阻 燃样

90 未阻 燃样

 

图 2 阻燃织物和未阻燃织物在马弗炉中不同温度下炭化 10min 的残渣保留率

由图 2 可以看出,在炭化温度较低时未阻燃样的残渣保留率高于阻燃样,而超过 300℃以后,未阻燃样的残渣保留率急速下降,最终残渣保留率保持在 9%左右,而阻燃样的炭化 残渣保留率则保持在 30%左右。这与热重分析的结果基本相一致,由此可见 BP-F 对棉织物 阻燃效果明显。

2.3.3 炭化残渣的 SEM 分析

为了更好的理解阻燃剂的阻燃过程,按 1.3.8 中的方法观察在 400℃马弗炉内炭化 10min后的炭化残渣的表面形貌。

由图 3 到图 5 可以看出,阻燃样与未阻燃样炭化后残渣的表面形态存在着很大的差异, 特别是炭层的致密情况有明显的差异。阻燃样炭化后炭层的致密性要比未阻燃样的好很多, 并且没有孔道的存在。炭层作为阻碍传质和传热的屏障,在阻燃过程中起着至关重要的作用, 不仅可以抗氧化而且还能隔绝氧气,阻断棉织物的进一步热解起到很好的阻燃作用。
综合以上几种方式可以看出自制阻燃剂 BP-F 阻燃棉织物时在凝聚相中可以起到很好的 阻燃效果。此时,BP-F 的作用主要有:①改变高聚物的热解方向,促使其生成不燃的水蒸 气;②催化成炭,增加成炭量,减少可燃物的生成量;③炭层的保护作用。
3 结论

通过本文的研究,给出了以下三个结论:

(1) BP-F 阻燃整理纯棉织物的最佳整理工艺条件为:用量 250g/L、培烘温度 160℃、培 烘时间 75s、pH 值为 6,此时可以将绵织物的极限氧指数由原来的 19.4 提高到 30.9,阻燃 效果明显。

(2)BP-F 阻燃整理的纯棉织物,强力和白度的损失小,对色光的影响也不大,具有很好 的应用性能。

(3)通过热重分析、成炭性分析和炭残渣表面形貌的 SEM 分析,可知 BP-F 在燃烧过程 中对棉织物具有很好的催化脱水和成炭的作用,在凝聚相中起到优良的阻燃作用。

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