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0前言
在日常生活中人们使用的绝大部分天然纤维、人造纤维及合成纤维都是易燃或可燃的，为火灾的扩大蔓延提供了条件。据统计，全球有一半的火灾起因与纺织品有关[1-2]。因此，近年来世界各国高度重视对纺织品阻燃剂和阻燃技术方面的研究。用于纺织品的阻燃剂，在满足纺织品阻燃效果持久的同时，需要考虑其安全性能和生态评价[3-4]。迄今，能够完全达到上述要求的阻燃剂，尚未见文献报道。海藻酸钙纤维系以天然海藻中提取的海藻酸钠为原料，以氯化钙水溶液为凝固浴，通过湿法纺丝制得的新型高性能绿色纤维[5-8]。海藻酸钙纤维除了具有优异的吸湿性、生物相容性和可生物降解性【9-12】外，还具有优异的阻燃性能【13-14】。因此，由其制成的纺织品无需阻燃整理，从而避免了使用阻燃剂带来的安全性和生态问题。
本项目采用极限氧指数仪、锥形量热仪、热重分析仪、x一射线衍射仪和裂解．气相色谱．质谱联用仪测试了海藻酸钙纤维的极限氧指数、燃烧性能、热分解性能以及凝聚相和气相的裂解产物，并在此基础上探讨了海藻酸钙纤维的阻燃机理。
l试验
1．1材料和仪器
材料海藻酸钙纤维(线密度1.5 d t e x，断裂强力2．65 c N／d t e x，断裂延伸率12.52％,自制【5】)；铜离子改性海藻酸钙纤维(线密度1.4 7 d t e x,断裂强力3.2 8 c N／d t e x,断裂延伸率l 0.0 8％，自制【15】)
仪器M6 0 6型极限氧指数仪(青岛山纺仪器有限公司)，M1 3 5 4型锥形量热仪(英国燃烧测试技术公司)，T G 2 0 9型热重分析仪(德国耐驰公司)，T M0 6 1 0型马弗炉(北京盈安美诚科学仪器有限公司)，D MA X R B一1 I型x一射线衍射仪(日本理学株式会社)，单点裂解器(日本F r o n t i e r公司)，Q P-2 0 1 0型气相色谱一质谱联用仪(日本岛津公司)
1．2测试
(1
参照G B／T 5 4 5 4--1 9 9 7《纺织品燃烧性能试验氧指数法》，测试棉纤维、海藻酸钙纤维和铜离子改性海藻酸钙纤维的极限氧指数。测试参数如下：纤维条长度为8 0 mm，点火时间1 0 s。
(2)燃烧性能
采用锥形量热仪测试棉纤维、海藻酸钙纤维和海藻酸钠的燃烧性能，采用的辐射热通量50k W／㎡。测试参数包括热释放速率(H R R)、有效燃烧热(E H C)、总放热量(THR)和二氧化碳气体的生成速率等。
(3)海藻酸钙纤维的热分解性能
采用热重分析仪测试海藻酸钠和海藻酸钙纤维的热分解性能，采用氮气保护，氮气流速2 0 m L／m i n，升温速率1O℃／mi n。
(4)海藻酸钙纤维的凝聚相裂解产物
将海藻酸钙纤维放人马弗炉中，在设定温度下加热1 h进行裂解反应，然后采用X一射线衍射仪检测纤维的裂解产物。马弗炉的温度分别为2 0 0℃、3 5 0℃、6 0 0℃和7 5 0℃。X一射线衍射仪的测试参数：C u靶，N i滤波，加速电压为4 0 V，电流强度4 0 mA，扫描范围2为3。～6 5。，步宽为0.017。。
(5)海藻酸钙纤维的气相裂解产物
采用裂解一气相色谱～质谱联用仪测试海藻酸钠和海藻酸钙纤维的热裂解气相产物，裂解温度分别为3 5 0℃和7 5 0℃。裂解后的混合气体经色谱分离,质谱检测后，采用N I S T谱库进行检索。
2结果与讨论
2．1海藻酸钙纤维的阻燃性能
按1．2(1)分别测试海藻酸钙纤维、棉纤维和铜离子改性海藻酸钙纤维的极限氧指数。测试结果显示,海藻酸钙纤维的极限氧指数为3 4.4％，属难燃纤维，在空气中离火自熄；而棉纤维和铜离子改性海藻酸钙纤维的极限氧指数分别是17.9％和17．8％，说明海藻酸钙纤维的阻燃性能和钙离子密切相关。
图1所示为按1．2(1)测试的海藻酸钙纤维、海藻酸钠(海藻酸钙纤维的的原料)和棉纤维的燃烧性能参数(H R R、E
由图1可看出，燃烧过程中海藻酸钙纤维的热释放速率(H R R)、有效燃烧热(E H C)和总放热量(T H R)
图1海藻酸钙纤维、海藻酸钠和棉纤维的燃烧性能
1一海藻酸钠；2一海藻酸钙纤维；3一棉纤维
比棉纤维差许多，但是比海藻酸钠高一些，而二氧化碳的生成速率则相反。上述现象表明，海藻酸钙纤维的阻燃性能比棉纤维优异，燃烧过程中产生的热量少，可以有效阻止火灾的蔓延和持续；同时海藻酸钙纤维燃烧过程中产生的二氧化碳化学惰性，能冲淡可燃性气体的浓度，进一步起到阻燃作用。但是，单纯从燃烧参数来看，海藻酸钠的阻燃性能比海藻酸钙纤维更为优异。所以，笔者认为组成海藻酸钙纤维的海藻酸大分子的特殊结构是其具有阻燃性能的本质原因。
