ＣＰ阻燃剂用于棉织物阻燃整理的工艺优化
赵海梅张凤涛陆海明
(长春工业大学吉林长春130012)
对棉织物的阻燃性要求也越来越高。
纯棉耐久阻燃织物不仅要有一定的阻燃效果,还要求耐洗涤、耐久,对织物强力损失也提出了要求。
因此,研究棉织物的阻燃性能具有一定的现实意义。
1阻燃机理
本试验的反应原理是催化脱水论,主要是改变纤维的热裂解过程,其阻燃机理是,阻燃剂在高温下分解成磷酸,导致棉纤维素分子链在断裂前产生强烈脱水反应(Ｃ6Ｈ10Ｏ5)ｎ→6ｎＣ+5ｎＨ2Ｏ,纤维分解炭化并产生水分,甚至发生某些交联作用,阻止左旋葡萄糖的生成,抑制可燃气体产生,使挥发性液体大大减少,固体碳量大大增加,同时经阻燃整理的织物裂解温度降低,裂解时间缩短,产物中可燃性气体(ＣＯ、Ｃ2Ｈ4、Ｃ2Ｈ6)减小,不燃性气体(ＣＯ2等)增加。
阻燃剂ＣＰ与六羟甲基三聚氰胺树脂等其他助剂配制成整理工作液,采用一般轧→烘→焙工艺技术,使阻燃剂分子中的羟甲基与纤维素纤维中的羟基反应形成酯,以共价键牢固结合,因此具有较高的耐洗性,又因其属单官能团,所以整理后的织物强力损失小。
2试验部分
2.1材料与仪器
试验用织物为纯棉白布。
试剂有棉织物阻燃剂ＣＰ,6ＭＤ树脂,六水合氯化镁,磷酸(85%),尿素,柔软剂ＶＳ,渗透剂ＪＦＣ。
仪器有Ｙ801Ａ型恒温烘箱,ＨＪ-4磁力搅拌器,ＪＭＵ5051型实验小轧车,ＹＰ600型电子天平,ＹＧ026型织物强力测试仪,ＺＢＤ白度仪,ＹＧ815Ａ型织物阻燃性能测试仪,ＹＧ813型氧指数测定仪。
22测试
(1)织物的阻燃性能包括续燃时间、阴燃时间和纤维损毁长度,按ＧＢ5455-85纺织织物燃烧性垂直燃烧法测试。
(2)织物的极限氧指数按ＧＢ5454-85纺织织物燃烧性能氧指数法测试。
(3)织物的断裂强力包括织物的经向强力和纬向强力,按ＧＢ3926-83《标准化工作导则编写标准的一般规定》中ＧＢ3291-82《纺织名词术语(纺织、纺织产品通用部分)》测试。
23整理工艺流程
织物→浸轧(含阻燃剂ＣＰ、6ＭＤ树脂、催化剂、柔软剂、渗透剂、尿素、磷酸的整理液,ｐＨ45～54;室温二浸二轧,轧余率为(85%)→烘燥(3ｍｉｎ)→焙烘→水洗→烘干→冷却。
水洗后整理浴的ｐＨ值大约为8左右。
24正交试验设计
本实验确定棉织物阻燃剂ＣＰ、6ＭＤ树脂、焙烘温度和焙烘时间为正交试验的主要因素,探讨其对棉织物阻燃性能的影响。
为此,设计了4因素3水平Ｌ9(34)的正交试验设计,因素和水平
3.1原布性能
为更好地比较原布和处理后织物的各项性能,对原布的阻燃性能、极限氧指数、断裂强力和白度进行了测试,
32方差及多重比较分析
为得出棉织物阻燃整理的最佳整理工艺,需对表征棉织物阻燃性能各参数进行分析,
主要参数值
321极限氧指数
极限氧指数的方差分析结果
3.2从可看出,通过Ｆ检验,因素Ａ为非常显著因素,Ｂ为显著因素。
而因素Ｃ、Ｄ达不到
显著水平,为次要因素。
故将因素Ａ、Ｂ作为重要因素进行多重比较,结果见表5。
对极限氧指数,数值越高越好。
从表5可看出,多重比较的结果以Ａ3和Ｂ2为最好。
故从极限氧指数看,最优组合为Ａ:ＣＰ阻燃剂添加量为430ｇ/Ｌ;Ｂ:6ＭＤ树脂添
加量为85ｇ/Ｌ;Ｃ、Ｄ因素不论。
322续燃时间
续燃时间方差分析结果。
从中可看出,通过Ｆ检验,因素Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ4因素都无显著差异,即这4个因素的各水平对此指标无显著意义。
其中Ａ、Ｂ、Ｄ相对较重要,对这3个因素进行多重比较,结果。
对续燃时间,数值越小越好。
从表7中可看出,多重比较的结果是Ａ因素的Ａ3最好、Ｂ因素的Ｂ2为最好,Ｄ因素的Ｄ1最好。
故从续燃时间这一指标来讲,最优组合为Ａ:ＣＰ阻燃剂添加量为430ｇ/Ｌ;Ｂ:6ＭＤ树脂添加量为85ｇ/Ｌ;Ｄ:焙烘时间为2ｍｉｎ,Ｃ不论。
323阴燃时间
阴燃时间方差分析结果。
从中可看出,通过Ｆ检验,因素Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ这4个因素都无显著差异,但Ｄ因素相对来说比较重要,其余为次要因素,对Ｄ因素进行多重比较,结果。
对阴燃时间,数值越小越好。
从表9中可看出,多重比较的结果是,Ｄ因素的Ｄ1最好。
故从续燃时间这一指标来讲,最优组合为Ｄ:焙烘时间为2ｍｉｎ,其余因素不论。
324损毁长度
损毁长度方差分析结果。
从中可看出,通过Ｆ检验,因素Ａ和Ｂ因素均为重要因素。
而因素Ｃ和Ｄ为次要因素。
故将因素Ａ、Ｂ作为重要因素进行多重比较,结果见表11。
对损毁长度,数值越小越好。
从表11中可看出,多重比较的结果是Ａ3和Ｂ2最好。
故从极限氧指数讲,最优组合为Ａ:ＣＰ阻燃剂添加量为430ｇ/Ｌ;Ｂ:6ＭＤ树脂添加量为85ｇ/Ｌ;Ｃ、Ｄ因素不论。
325断裂强度
断裂强度方差分析结果。
从中可看出,通过Ｆ检验,因素Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ这4个因素都无显著差异,但其中Ａ因素和Ｃ因素相对较重要,故将Ａ因素和Ｃ因素进行多重比较。
对断裂强度,数值越高越好。
从表13中可看出,多重比较的结果是Ａ1和Ｃ3最好。
故从断裂强度讲,最优组合为Ａ:ＣＰ阻燃剂添加量为370ｇ/Ｌ;Ｃ:焙烘温度为165℃;Ｂ、Ｄ因素不论。
对阻燃整理棉织物的性能好坏,极限氧指数、续燃时间、阴燃时间和损毁长度为较重要的衡量指标。
棉织物的白度经阻燃整理后变化不大,可不作为重要指标考虑。
综上分析可得出,棉织物的最佳阻燃整理工艺为Ａ3Ｂ2Ｃ3Ｄ1,即ＣＰ阻燃剂的用量为430ｇ/Ｌ;6ＭＤ树脂的用量为85ｇ/Ｌ;焙烘温度为165℃;焙烘时间为2ｍｉｎ。
其他,助剂用量为催化剂4ｇ/Ｌ,渗透剂1ｇ/Ｌ,柔软剂9ｇ/Ｌ,尿素6ｇ/Ｌ,磷酸6ｇ/Ｌ。
由方差分析得出的结果Ａ3Ｂ2Ｃ3Ｄ1实验组合不在正交表的9组实验中,其原因是用正交表安排的9个实验只是全部81种搭配中的典型代表,而由这9个代表把81种搭配中较好的因素水平挑出来也正是其优点。
4结论
(1)含Ｎ、Ｐ元素的试剂对棉织物有阻燃作用,且这类阻燃剂不含甲醛,对环境无影响。
本试验得到的最佳整理工艺为阻燃剂ＣＰ430ｇ/Ｌ,6ＭＤ树脂85ｇ/Ｌ,焙烘温度165℃,焙烘时间为2ｍｉｎ。
经整理后织物的阻燃时间和阴燃时间均为0ｍｉｎ。
(2)用阻燃剂整理棉布时阻燃效果与织物手感和断裂强力之间存在一定的矛盾。
在保证了阻燃效果的前提下,织物的手感断裂强力均有一定损失。
(3)处理后棉织物的极限氧指数越大,续燃时间、阴燃时间和棉织物损毁长度越小。
参考文献:
[1]王菊生.染整工艺原理[Ｍ].北京:中国纺织工业出版社,2004.2425,27.
[2]吴建华.纯棉织物耐久性阻燃整理[Ｊ].印染,2000,(7).
[3]李永乐,胡庆军.应用数理统计[Ｍ].湖南:国防科技大学出版社,2003.
[4]王钦德,杨坚.食品试验设计与统计分析[Ｍ].北京:中国农业大学出版社,2005.ＣＰ阻燃剂用于棉织物阻燃整理的工艺优化
对阻燃整理棉织物的性能好坏,极限氧指数、续燃时间、阴燃时间和损毁长度为较重要的衡量指标。
棉织物的白度经阻燃整理后变化不大,可不作为重要指标考虑。
综上分析可得出,棉织物的最佳阻燃整理工艺为Ａ3Ｂ2Ｃ3Ｄ1,即ＣＰ阻燃剂的用量为430ｇ/Ｌ;6ＭＤ树脂的用量为85ｇ/Ｌ;焙烘温度为165℃;焙烘时间为2ｍｉｎ。
其他,助剂用量为催化剂4ｇ/Ｌ,渗透剂1ｇ/Ｌ,柔软剂9ｇ/Ｌ,尿素6ｇ/Ｌ,磷酸6ｇ/Ｌ。
由方差分析得出的结果Ａ3Ｂ2Ｃ3Ｄ1实验组合不在正交表的9组实验中,其原因是用正交表安排的9个实验只是全部81种搭配中的典型代表,而由这9个代表把81种搭配中较好的因素水平挑出来也正是其优点。
4结论
(1)含Ｎ、Ｐ元素的试剂对棉织物有阻燃作用,且这类阻燃剂不含甲醛,对环境无影响。
本试验得到的最佳整理工艺为阻燃剂ＣＰ430ｇ/Ｌ,6ＭＤ树脂85ｇ/Ｌ,焙烘温度165℃,焙烘时间为2ｍｉｎ。
经整理后织物的阻燃时间和阴燃时间均为0ｍｉｎ。
(2)用阻燃剂整理棉布时阻燃效果与织物手感和断裂强力之间存在一定的矛盾。
在保证了阻
燃效果的前提下,织物的手感断裂强力均有一定损失。
(3)处理后棉织物的极限氧指数越大,续燃时间、阴燃时间和棉织物损毁长度越小。
参考文献:
[1]王菊生.染整工艺原理[Ｍ].北京:中国纺织工业出版社,2004.2425,27.
[2]吴建华.纯棉织物耐久性阻燃整理[Ｊ].印染,2000,(7).
[3]李永乐,胡庆军.应用数理统计[Ｍ].湖南:国防科技大学出版社,2003.
[4]王钦德,杨坚.食品试验设计与统计分析[Ｍ].北京:中国农业大学出版社,2005.。