（纺织化学与染整工程专业论文）真丝绸阻燃整理[纺织化学与染整工程专业优秀论文].pdf

真丝绸呲燃整理中文摘要 真丝绸阻燃整理 中文摘要 本文主要采用金属络合物六氟锆酸铵( ( n h 。) 。z r f 。) 及有机膦系阻燃 剂n 一羟甲基一3 一( 二甲氧基瞵酰基) 丙酰胺( c p ) 对真丝织物进行阻 燃整理，通过测定阻燃后真丝织物的极限氧指数( l o i ) 、剩炭率、垂直 燃烧性能来衡量其阻燃效果。通过研究整理工艺因素如阻燃剂浓度、整 理时间、温度、工作液p h 值、添加剂等，从而优选出一套适于真丝织物 的阻燃整理工艺。本文还通过研究真丝织物阻燃前后剩炭率、傅立叶变 换红外光谱、广角x 一射线衍射、热重分析以及差示扫描量热分析、氨基 酸分析探究了阻燃机理，指出锆盐与有机膦系阻燃剂都是固相阻燃机理， 前者的固相机理主要通过燃烧后增加炭质残渣含量来体现，后者主要通 过受热时先使纤维脱水炭化生成难燃性物质而表现出来。本文还对阻燃 后真丝织物的泛黄指数、强力、染色性能作了测试，指出阻燃整理对丝 织物的物理机械性能的影响。经研究发现，有机膦系阻燃剂对真丝的阻 燃性能有很大提高，只是会引起真丝织物一定程度的泛黄，还有待进一 步研究改进。金属锆盐的作用效果不及有机膦系阻燃剂。 【关键词】：真丝阻燃整理六氟锆酸铵 四溴苯酐有机膦阻燃剂 作者：关晋平 指导教师；陈国强教授 真丝绸阻燃整理 英史摘要 f l a m er e s i s t a n c e f i n i s h i n g0 n s i l kf a b r i c s a b s t r a c t t h ed i s s e r t a t i o n m a i n l y s t u d i e dt h e f l a m e r e t a r d a n c y o ns i l kf a b r i ct r e a t e dw i t h a m m o n i u mh e x a n u o r o z i r c o n a t e r ( n h 4 ) i z r f 6 ) a n dp h o s p h o r u s b a s e df l a m e r e t a r d a n t ss u c h a sn h y d r o x y m e t h y l ( 3 - d i m e t h o x y lp h o s p h o n o ) p r o p i o n a m i d e ( c p ) t h ef l a m er e s i s t a n t p r o p e r t yw a si d e n t i f i e db yl i m i t e do x y g e ni n d e x ( l o i ) ，v e r t i c a lf a m m a b i l i t yt e s ta n d c h a r r e s i d u e y i e l de t e t e c h n i q u e f a c t o r sw a sa l s od i s c u s s e di nc o n c e n t r a t i o no ff l a m e r e t a r d a n t 、t i m e 、t e m p e r a t u r e 、p h v a l u eo f f i n i s h i n gb a t h 、a d d i t i v ee t c ，s oa st oo p t i m i z e af i n i s h a r t b y c h a rr e s i d u e y i e l d 、i n f r a r e ds p e c t r o s c o p y ( i r ) 、s c a n n i n g e l e c t r o n m i c r o g r a p hp h o t o g r a p h s ( s e m ) 、w i d e a n g l ex - r a y d i f f r a c t i o n p a t t e r n s ( w a x d ) 、 t h e r m o g r a v i m e t r i ca n a l y s i s ( t g a ) 、d i f f e r e n t i a ls c a n n i n gc o l o r i m e t r y ( d s c ) a n d a m i n oa c i d a n a l y s i so f u n t r e a t e ds i l kf a b r i ca n df l a m er e t a r d e ds i l kf a b r i c ，t h em e c h a n i s mo ff l a m e r e s i s t a n c ew a sa n a l y z e d ，w h i c hi n d i c a t e dt h a tb o t ht h et w of l a m er e t a r d a n t sa r et h e c o n d e n s e d p h a s e f l a m er e s i s t a n c em e c h a n i s m t h ef o r m e rh a sm o r ec o n t e n to fc h a r r e s i d u e b yt h e e n do fc o m b u s t i o n t h el a t t e ra l s oh a sm u c hm o r ec h a rr e s i d u et h a n u n t r e a t e ds i l kf a b r i cb yd e h y d r a t i o na n dc h a rf o r m a t i o nd u r i n gp y r o l y s i s t h ew h i t e n e s s 、 y e l l o w c a u s i n gi n d e x 、s t r e n g t h 、d y e i n gp r o p e r t yo f t h e t r e a t e df a b r i ca r et e s t e dt oi n d i c a t e t h ep h y s i c a la n dm e c h a n i c a lp r o p e r t i e s a sar e s u l t ，o r g a n o p h o r o u s - b a s e dc pw a sa n e f f e c t i v ef l a m e r e t a r d a n t ，b u ti tc a nm a k es i l kf a b r i cb e c o m ey e l l o wt os o m ee x t e n t ，w h i c h n e e df u r t h e r s t u d y t h e m e t a l c o m p l e xc o m p o u n d ( n n 4 ) 2 z r f 6 i s p o o r e r t h a n o r g a n o p h o r o u s b a s e d c pi nt h ee f f e c to ff l a m er e s i s t a n c e k e y w o r d s ：s i l kf a b r i c f l a m er e s i s t a n c e f i n i s h i n g a m m o n i u mh e x a n u o r o z i r c o n a t e t e t r a b r o m o p h t h a l i ca n h y d r i d e o r g a n o p h o r o u s b a s e df l a m e r e t a r d a n t n w r i t t e nb yg u a nj i n p i n g s u p e r v i s e db y p r o ec h e n g u o q i a n g 鞠4 5 6 2 2 苏州大学学位论文独创性声明及使用授权声明 学位论文独创性声明 本人郑重声明：所提交的学位论文是本人在导师的指导下，独立进行 研究工作所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不含其他 个人或集体已经发表或撰写过的研究成果，也不含为获得苏州大学或其 他教育机构的学位证书而使用过的材料。对本人的研究作出重要贡献的 个人和集体，均已在文本中以明确方式标明。本人承担本声明的法律责 任。 喊生签名：煎日期：2 翌堡笙 学位论文使用授权声明 苏州大学、中国科学技术信息研究所、国家图书馆、清华大学论文合 作部、中国社科院文献信息情报中心有权保留木人所送交学位论文的复印 件和电子文档，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文。本人电子 文档的内容和纸质论文的内容相一致。除在保密期内的保密论文外，允许 论文被查阅和借阅，可以公布( 包括刊登) 论文的全部或部分内容。论文 的公布( 包括刊登) 授权苏州大学学位办办理。 研究生签名：二丕堡盘l 刷帷轻铲 日期：2 丛。卫塑 日期： 真丝绸阻燃整理一q f 言 一 引言 1 1 前言 火灾是人类生命和财产的极大威胁。据世界发达国家的资料统计， 5 0 左右的火灾事故是由纺织品引起卜3 1 。许多发达国家已制订了相应的 纺织品阻燃标准及测试方法，有些国家还对此进行立法，强制执行。因 此，各国竞相展开纺织品的阻燃研究，阻燃整理已成为纺织科学的重要 组成部分。 被誉为“纤维皇后”的真丝由于其保健性、舒适性以及高贵、华丽的 外观，广泛用于服用及装饰材料。我国是产丝大国，加入w t o 后，真 丝若想在国际市场上有竞争力，必须通过增加其它功能、增加新的用途 来提高其附加价值，其中提高其阻燃性能便可使真丝具有较高的附加价 值，因此，真丝绸的阻燃整理具有很重要的现实意义。 1 2 真丝的结构、性能及市场应用 1 2 1 真丝的结构及性能 真丝是一种蛋白质，由c 、h 、o 、n 、s 等元素构成，它主要由丝 素和丝胶两部分组成。丝胶包在丝素蛋白的外部，约占重量的2 5 ，它 主要是由极性氨基酸组成的球状蛋白所构成，能溶解于热水中，所以真 丝可以通过脱胶除去丝胶而保留丝素。真丝中还有5 左右的其它杂质， 这些杂质易随脱胶过程去除。丝素蛋白是真丝中的主要组成部分，约占 重量的7 0 。丝素蛋白以反平行b 折叠构象为基础，形成直径大约为 1 0 n m 的微纤维，无数微纤维密切结合组成直径大约为1 i x m 的细纤维， 真丝绸阻燃整理 大约1 0 0 根细纤维沿长轴排列成单纤维，即真丝蛋白纤维【6 1 。 丝索蛋白中包含1 8 种氨基酸，其中侧基较简单的甘氨酸( g l y ) 、丙 氨酸( a l a ) 和丝氨酸( s e r ) 约占总组成的8 5 【7 l ，并且按一定的序列结 构通过氢键排列成较为规整的链段，见图1 1 。这些链段形成0 型折迭 结构的多肽( 如图1 - 2 所示) ，并且大多位于丝素蛋白的结晶区域；而带有 较大侧基的苯丙氨酸( p h e ) 、酪氨酸( y y r ) 、色氨酸 甲酸 磷酸，可见，采用 盐酸可获得最大程度的交联，但整理后手感太硬，甲酸整理后比磷酸 整理后手感稍硬，但自度稍好。比较图3 2 4 氧指数结果发现，次序 仍为盐酸 甲酸 磷酸，综合考虑手感、氧指数、泛黄程度( 后述) ， 认为甲酸稍好一些。 综上所述，可得出用有机膦阻燃剂c p 对真丝进行阻燃整理的最 佳配方及工艺如下： 配方： c p 2 5 0 克升 l y o f i xc h5 0 克升 渗透剂j f c0 1 克升 甲酸调p h 为3 - 4 工艺：浴比1 ：3 0 ，织物二浸二轧工作液( 轧液率为9 5 9 6 ) 一9 0 预烘3 分钟一1 7 0 焙烘3 分钟一皂洗( 1 ；5 0 ，5 0 ， 2 0 分钟) 一冷水洗一熨干。 真丝绸瞰工燃整理三结果和讨论 3 2 2 整理对泛黄的影响 3 2 2 1 分析致泛黄因素 采用不同阻燃剂浓度，交联剂浓度，焙烘温度，焙烘时间及不同 酸催化剂对真丝织物阻燃整理时，对织物泛黄指数( y i ) 的影响分别 见图3 - 2 5 、图3 - 2 6 、图3 2 7 、图3 2 8 、图3 2 9 。 圈3 一z 5 阻燃剂浓度对丝织物泛黄的影响图3 2 6 交联剂浓度对丝织物泛黄的影响 焙烘温度( ) 图3 2 7 焙烘温度对丝织物泛黄的影响 图3 2 8 焙烘时间对丝织物泛黄的影响 5 0 4 0 3 0 2 0 1 0 0 厂 ，l1 磷酸甲酸盐酸 图3 2 9 不同酸催化剂对丝织物泛黄的影响 未处理丝织物的泛黄指数为4 3 3 。由图2 5 图2 8 可看出，随着阻 燃剂、交联剂用量的增加，焙烘温度的升高以及焙烘时间的增长，丝织 三结果和讨论 物泛黄程度增大，再由图3 2 9 可看出，用磷酸作催化剂时泛黄程度最大， 用盐酸作催化剂时较大，用甲酸催化时泛黄程度最小。 3 2 2 2 泛黄原因分析 引起真丝绸泛黄的原因错综复杂，从内因来说，在构成蚕丝丝素的 1 8 种氨基酸中，芳香族氨基酸酪氨酸和色氨酸均是参与泛黄的主要因素。 从外因来说，引起真丝绸泛黄的诱发因素有日光( 紫外线) ，温度( 热) 、 大气污染气体( 二氧化氮气体) 、放射线( y 线) 、化学介质( 酸、碱、盐) 及人工汗液等。因诱发因素不同，引起真丝绸泛黄的机理也多少迥异“。 本文中真丝绸的泛黄可能是由于在焙烘过程中在高温热的作用下，阻 燃剂与丝织物所含易致泛黄的氨基酸如酪氨酸、组氨酸等反应产生有色 物质所致( 见后氨基酸分析中所述) 。 3 2 2 3 漂白对y i 、l o i 的影响 真丝织物经阻燃整理后，产生了较大程度的泛黄，分别用保险粉和 双氧水按下述工艺对其进行漂白，结果见图3 3 0 图3 3 l 所示。 工艺：1 ) 保险粉2 克升，碳酸钠0 5 克升，浴比1 ：5 0 ，于8 0 c 处理1 0 分钟，然后冷水洗，熨干。 2 ) 双氧水4 m l l ，碳酸钠0 5 克升，浴比1 ：5 0 ，于5 0 c 处 理1 0 分钟，然后冷水洗，熨干。 真丝绸阻燃整理 三结果和讨论 3 5 3 0 装 一 3 2 5 2 0 未处理样阻燃处保险粉双氧水 理样漂白样漂白样 图3 - 3 0 漂白前后丝织物的泛黄指数变化 未处理样阻燃处保险粉双军【水 理样漂白样漂白样 图3 - 3 1 漂白前后丝织物的氧指数变化 由图3 3 0 可看出，经保险粉和双氧水漂白后，泛黄指数有了很 大程度的下降，仅比未处理真丝织物稍高少许，图3 3 1 表明，漂白 后氧指数也有一定程度下降，为3 0 左右，其下降幅度仍可满足阻燃 的要求，即仍具有较好的阻燃效果。由于时间的局限性，本实验对漂 白后丝织物强力下降程度未做测试，且对是否还有其它途径( 如在工 作液e e ) j 口入防泛黄剂等) 也未做研究，这些工作还有待今后进一步展 开。 3 2 3 阻燃整理后丝织物各项性能变化 阻燃整理后丝织物的物理机械性能及燃烧性能见表3 5 所示。 真丝绸阻燃整理 三结果和讨论 表3 5 阻燃攘理后丝织物各项性能变化 物理机械性能燃烧性能 样品增重率强力 断裂伸长 ( )( c n ) ( ) 炭长( c m )l o i ( ) 未处理样 3 4 4 71 3 8烧光2 3 c p 阻燃 处理样 l m3 93 2 0 31 2 21 1 13 1 1 柔软处理样 1 1 7 53 6 21 4 91 1 _ 93 0 5 洗3 0 次 1 2 42 7 洗5 0 次 1 4 12 6 7 由表3 - 5 可知，阻燃整理后，强力和断裂伸长率均下降，强力下 降7 ，在许可范围内。而在工作液中加入氨基有机硅柔软剂1 0 克 升后，织物的强力和断裂伸长率都有所提高，炭长略有增加，氧指数 稍有下降，即阻燃性能有小幅下降，且手感较好，故在进行阻燃整理 时可适量加些柔软剂来改善手感。耐洗3 0 次后，炭长增大，氧指数 下降到2 7 ，仍具有一定阻燃性；耐洗5 0 次后，炭长进一步增加，氧 指数也下降，但与未处理丝织物( 氧指数为2 3 ) 相比，仍有一定的 阻燃效果。故用c p 阻燃整理后，可获得耐皂洗5 0 次的优良阻燃效 果。 3 2 4 阻燃整理后丝织物微细结构及阻燃机理分析 3 。2 ，4 1 阻燃整理后丝织物微细结构分析 3 2 4 1 - 1 红外光谱分析阳 “1 真丝绸阻燃整理 三结果和讨论 阻燃整理后丝织物的红外光谱如图3 - 3 2 所示。 4 0 0 03 5 0 05 0 0 02 5 0 02 0 0 01 5 0 01 0 0 0 5 “波数( c m ) 其中：a 一未处理样：b 一阻燃处理样 图3 3 2阻燃整理后丝织物的红外光谱 阻燃剂c p 分子结构式如下： c h 3 0 v c h 2 c h 2 c o n h c h 2 0 h p = o c h a d 由图3 - 3 2 可看出，阻燃整理后，在8 2 0 c m - 1 附近出现一新的吸收 峰，此为三嗪核的吸收峰，主要为c = c 与c = n 的伸缩振动，可见， 交联剂也固着在了丝纤维上阳3 。1 0 5 7c m 。1 处也有强吸收峰，这是p - o - c 以及醚键c 一0 - c 的伸缩振动峰。1 2 2 8c l l l 。处有一很强吸收，这可能 是阻燃剂的p = 0 键与丝纤维上酰胺i i i ( 1 2 2 7 m - ) 晦钉拈朝吸收相重叠所 致。另外，由于丝织物上的n h ：在1 1 6 3c m - 1 处有加宽的弱吸收，它与 阻燃剂的p - 0 - c ：h 5 在1 1 6 6c m 1 处的吸收相重叠而使阻燃后丝织物在 该处的吸收变强。由以上分析可知，阻燃剂通过交联剂的作用与丝纤 的帖时路阳帖聃髓蚰蛆帖 摹u 僻恻嚼 真丝鲡阻燃整理三结果和讨论 维分子发生了一定程度的反应。 3 2 4 1 2 广角x 一射线衍射分析嘲 8 。 20 其中：a 一未处理样；b 一阻燃处理样 幽3 - 3 3 阻燃整理前后丝织物的x 一射线衍射图 由图3 3 3 可看出，阻燃整理后丝纤维的x 一射线衍射曲线与未处理 时基本重合，说明整理后丝纤维的结晶度基本不变，说明交联反应仅发 生在丝纤维的无定形区域。 3 2 4 1 3 整理前后真丝热分析n 。儿“聃m 8 1 将未处理丝织物和阻燃处理丝织物分别在空气中和氮气中进行热重 分析( t g a ) 和差示扫描量热分析( d s c ) ，热分析曲线如图3 3 4 图3 3 9 所示。 4 8 三结果和讨论 图3 3 4 未处理真丝在空气中的d s c - t g a 曲线 由图3 3 4 可看出，在6 4 左右d s c 曲线上出现一吸热峰且在此温 度下，t g a 曲线上有约7 的失重，此为吸附水的失去标志。在6 3 0 。c 时 d s c 曲线上出现一强的放热峰，这是丝纤维在高温裂解为可燃性的小分 予，这些小分子与氧气发生反应而放出大量的热。在t g ai 岜线上可看到 丝纤维在低温时裂解较少，主要在高温发生裂解，且在6 7 7 。c 左右裂解 完毕，约剩残渣量为3 左右。 真丝绸阻燃整理 三结果和讨论 圈3 3 5 未处理真丝在氮气中的d s c - t g a 曲线 由图3 - 3 5 可看出，在d s c 曲线上在6 7 有一吸热峰，t g a 曲线上有 8 的失重，同样，此为吸附水的失去。此后在2 8 4 c 时，丝纤维开始裂 解，在3 2 74 c 裂解最快，t g a 曲线上表明，在6 7 8 * ( 2 裂解结束时，剩余残 渣量为2 8 3 2 ，残渣量比在空气中裂解时显著增加，这说明未阻燃时丝 纤维裂解主要生成可燃烧的小分子，与空气中氧气发生反应使燃烧维持 下去，而氮气中这些裂解的小分子无法与氧气发生反应，故而残渣量增 加。 三结果和讨论 图3 3 6 阻燃后其丝在空气中的i ) s c - t g a 益线 由图3 3 6 可知，阻燃后真丝在d s c 曲线上于6 5 。c 左右也有一较小 的吸热峰，在t g a 曲线上也反映出7 的失重，这也认为是吸附水的失去。 在2 9 4 。c 开始失重，在3 4 0 裂解最快，在5 3 2 。c 时有一较宽放热峰，放 热最多时的裂解温度比在空气中降低约1 0 0 。c ，表明此时，裂解生成的 多为不易燃烧的大分子。且由t g a 曲线还可看出，在6 8 0 * ( 2 裂解完毕时 所剩残渣量为1 4 1 5 ，比未阻燃时丝织物的燃烧残渣量增加了许多。说 明阻燃整理后，丝织物在受热裂解时裂解机理发生改变，由生成大量可 燃物质变为生成不燃物增多的方向进行，如炭、二氧化碳、水、焦油含 量增加。 苎兰塑里塑! 坠一 兰丝墨塑塑丝 幽3 3 7 阻燃后翼丝在氮气中的d s c t g a 曲线 由图3 - 3 7 d s c 曲线可看出，在7 4 左右有一小吸热峰，t g a 曲线也 反映出有7 的失重现象，这也是吸附水的失去。2 9 8 。c 时丝织物开始裂 解，且在3 3 3 吸收大量的热，此时裂解最快，在6 7 9 c 裂解完毕时，剩 余残渣为3 7 7 9 ，比未阻燃处理时增加1 0 左右。由图3 3 6 和图3 3 7 比较，裂解结束时，阻燃整理后丝织物在氮气中裂解剩余残渣比在空气 中裂解剩余残渣多2 3 6 4 ，说明阻燃整理后，丝织物受热裂解时也生成 一些被空气氧化的分子。 为了更直观地说明阻燃整理后丝织物的热解情况，可将阻燃整理后 的丝织物的d s c - t g a 曲线( 图3 - 3 8 、图3 3 9 虚线) 和未阻燃处理丝织 物的d s c - t g a 曲线( 图3 - 3 8 、图3 3 9 实线) 合在一张图上观察。图3 3 8 为二者在空气中裂解情况，图3 - 3 9 为二者在氮气中的裂解情况。 2 真丝绸阻燃整理 三结果和讨论 、 图3 8 末处理样和阻燃处理样在空气中的d s c t g a 图 其中实线为未处理样，虚线为阻燃处理样 由图3 3 8 可看出，未处理样在6 3 9 放出大量的热，这是由于裂解 生成的大量可燃性小分子与氧气结合发生燃烧反应所致。而阻燃整理后， 丝织物在5 5 0 c 左右就裂解，且放出的热远远小于未阻燃样品，这是由 于阻燃后，未达丝织物的着火点6 0 0 “哪就裂解成难燃性物质，从而达 图3 3 9 未处理丝织物和阻燃处理丝织物在氮气中的d s c t g a 其中实线为来处理样，虚线为阻燃处理样 真丝绸阻燃整理 由图3 3 9 可看出，阻燃后丝织物在裂解结束后所剩余的残渣量大大 高于未阻燃样品，说明阻燃整理后生成了大量的难燃性物质。 3 2 4 1 4 整理前后丝织物上氨基酸分析 表3 - 6 阻燃整理前后丝织物上各氨基酸古量 未处理丝织物上 经c p 阻燃整理后丝 氨基酸种类织物上各氨基酸含量 各氨基酸含量( ) ( ) a s p 2 8 42 9 0 t h r1 2 51 3 0 s e r“8 21 4 4 5 g 1 u2 5 62 6 3 g l y 3 1 1 43 4 4 2 a l a3 0 0 73 2 2 7 c y s 0 4 6o 5 1 v a l2 9 83 、l l m e t0 1 50 0 7 l i e1 0 61 0 9 l e u0 7 8o 8 3 t y r 1 0 3 80 0 0 p h e1 2 51 6 5 l y s o 8 2o 7 6 o r g o 。7 l2 2 6 h i s0 3 4o 1 3 a r g o 9 31 o l p r o0 4 7o 6 1 由表3 5 可看出，阻燃整理后，丝纤维上甲硫氨酸减少了约一半， 可能是由 赖氨酸( 可能是因 减少最多，全部参加反应，这与x - 衍射结果一致，因为酪氨酸、赖氨酸、 组氨酸主要存在丝纤维的无定形区，主要是这些基团参加反应，说明反 应只在无定形区进行。酪氨酸的减少也有可能是产生了泛黄的物质5 7 6 2 】， 真丝绸阻燃整理 三结果和讨论 机理如下： h 。 c d 舯c 洲即! ：阽c o - o - o - c 肾f c o n 肛5 h _ c o - 对羟基苯基丙酮酰多肽 0对拐巽萧藁丙自簖名日打 j 上 h o g 卜c 啦= c - c 0 n h 岫6 h - c p 6 h 醇式，黄色 j f h o _ c 峨孚七n _ i c h - c o - 6 h 双醇式，黄色 3 2 4 2 阻燃机理分析 由红外显示的结果表明，阻燃剂与丝纤维发生了一定程度的交联， 而由氨基酸分析可知，阻燃剂主要与丝纤维上一n 。、0 h 发生反应，反 应示意式如下哪! ： v p = o h 2 n r - 4 - m 2 1 、l -一斗 c h 3 0 洲3 弋c 心洲2 c o n h 渊2 洲球+ h 2 0 ，p = o c h ，d 真丝绸阻燃整理 三结果和讨论 c h 3 0 c h 2 c h 2 c o n h c h 2 0 h p = o + o h - - r - c h 3 0 c h 3 0 c h 2 c h 2 c o n h c h 2 0 r+ h 2 0 。 c h 3 0 由差热分析及热重分析知，阻燃是改变了丝纤维的裂解方式，使产 生的可燃物质的量大大减少，而向着生成二氧化碳、水、焦炭的方向进 行。这是由于受热时，阻燃剂释放出磷酸或多磷酸，这些酸可生成熔融 的黏性表层来保护聚合物基质，使之不燃烧。这些酸还可使丝纤维脱水 炭化，生成相当量的炭，而炭本身难燃，并使得聚合物基质与热、火和 氧相隔绝，生成炭同时，也会生成大量气体，如水蒸气，可稀释氧及可 燃气体。脱水、气化均需吸收大量的热，这在阻燃中起重要的作用。 用该阻燃剂阻燃还可能存在气相机理，与卤素捕获自由基理论相似。 具体反应如下： h 3 p 0 4 - h 2 p 0 2 + h p 0 + p 0 h + p 0 一h p 0 h p 0 + h 一h 2 + p 0 p o 十o h h p 0 + o o h + h 2 + p o ，h p o + h 2 0 其中，p 0 自由基最为重要。当燃烧过程主要取决于链的支化反应 ( 如h + o ：一o h + 0 ) 时p 0 自由基的反应尤为重要”。 真丝绸阻燃整理 四结论 四结论 1 ) 六氟锆酸铵用于真丝织物阻燃整理实验中，通过分析阻燃剂浓度、添 加剂浓度、整理液p h 值、整理温度等工艺因素，以整理后真丝织物 上含锆量( m g g 织物) 为衡量指标，最后得出在本实验条件下较为 合适的阻燃整理工艺：六氟锆酸铵1 0 ( o w ) ，四溴苯酐t b p a 2 2 2 6 ( o w f ，事先用水、d m f 调配好) ，渗透剂0 1 9 l ，浴比1 ：3 0 ，p h 值 为2 5 ，温度7 0 c ，时间3 0 分钟；水洗条件：浴比1 ：5 0 ，于4 0 。c 加平平加0 ( o 5 9 l ) 洗1 5 m i n ，然后冷水洗，洗毕晾干； 2 ) 用六氟锆酸铵使用浸渍工艺在真丝织物上阻燃整理后，极限氧指数比 未阻燃时提高了5 。6 ，阻燃后织物白度基本不变，手感柔软，强力 有所下降，染色后得色变深； 3 ) 通过扫描电镜分析、热分析、红外光谱等现代测试手段的分析，得知 锆盐在阻燃处理时与丝纤维发生键合作用，燃烧后炭质残渣量比未阻 燃时增加，主要通过固相机理起阻燃作用，其中t b p a 除在固相起作 用外，因其含有溴原子( b r ) ，b r 在气相中通过捕捉h 生成h b r ， 通过冲淡可燃性气体及氧气而起到一定的阻燃作用，故而也存在一定 气相机理： 4 ) 用有机膦系阻燃剂c p 对真丝电力纺进行阻燃整理最佳配方及工艺 下： 真丝绸阻燃整理四结论 配方：c p2 5 0 克升 l y o f i xc h5 0 克升 渗透剂j f c0 1 克升 甲酸调p h 为3 4 工艺：浴比l ：3 0 ，织物二浸- 二$ l i 作液( 轧液率为9 5 ) 一9 0 预烘3 分钟一1 7 0 焙烘3 分钟一皂洗( 1 ：5 0 ，5 0 ，2 0 分钟) 一冷水洗一熨干； 5 ) c p 整理后可获得优良的阻燃效果，氧指数可达3 0 以上，可通过垂直 燃烧性能测试，可耐5 0 次皂洗： 6 ) c p 整理后手感稍硬，可适当加柔软剂来调节，且阻燃效果几乎不 受影响，整理后丝织物的强力和断裂伸长率均稍有下降且有一定程度 泛黄； 7 ) 通过傅立叶变换红外光谱、广角x 一射线衍射、氨基酸分析以及热分 析得知c p 阻燃剂为反应型阻燃剂，整理时与丝织物发生反应，受热 裂解时主要生成炭等难燃性物质，为固相阻燃机理； 8 、经实验发现，真丝织物用有机瞵系阻燃剂n 一羟甲基- - 3 - - ( 二甲氧基 膦酰基) 丙酰胺( c p ) 阻燃整理的效果优于用六氟锆酸铵阻燃整理的 效果。 真丝绸阻燃整理 五结语及展望 金属锆盐与有机膦化合物c p 对真丝绸均具有一定的阻燃性，但其耐 久性有一定差异。用这两种阻燃剂对真丝织物阻燃整理后，对真丝纤维 的其它性能也有一定影响，如强力、染色性能等。目前国际上已有用多 羧酸如b t c a ( 1 ，2 ，3 ，4 一丁烷四羧酸) 用于棉涤地毯阻燃整理的研究， 阻燃后可获得相对较高的灼烧残渣量池1 。本人也做了一些b t c a 用于真丝 的阻燃整理实验，发现燃烧后残渣量虽有所增加，但极限氧指数仍与未 阻燃时相差无几，且泛黄严重，故这方面还有待于进一步探索。由于时 间的局限性，本课题对用有机膦阻燃剂c p 阻燃整理后的泛黄具体原因以 及防泛黄措施未做仔细研究，对阻燃整理后产生烟雾密度的大小以及整 理后有无甲醛释放的研究也有待今后进一步完善。总之，真丝绸阻燃整 理的研究任务还很艰巨，相信随着纺织印染行业工作者的努力及人们对 纺织品功能整理认识的逐步提高，真丝绸阻燃整理商品将很快面市。 苎墨塑里! 堂一查叁查塞墼 六参考文献 1 】i d r g e n a i r , f l a m m a b i l i t y i nt e x t i l e sa n dr o u t e st o f l a m er e t a r d a n t t e x t i l e s 一1 c o l o u r a g e ，2 0 0 0 ，4 7 ( 8 ) ：2 7 3 4 【2 】周宏湘，织物阻燃整理现状及发展趋向广西纺织科技， 1 9 9 5 ，2 4 ( 2 ) ：3 5 3 9 3 1 e d w a r d m e n e z e s ，d e v e l o p m e n t si ns i l kf i n i s h i n g c o o u r a g e ，2 0 0 2 ， l l ：6 3 7 1 【4 于永忠等，阻燃材料手册北京：群众出版社，1 9 9 0 5 】王永强主编，阻燃材料及应用技术北京：化学工业出版社，2 0 0 3 【6 】6 a k a i h e x p e r i e n t i a 1 9 8 3 ，3 9 ：4 4 3 【7 】钱国坻，梅士英等，国产家蚕丝素的化学组成研究纺织学报，1 9 8 1 ，2 ：2 【8 】加古武，片山明，丝素的结构日本蚕丝学杂志，1 9 9 9 ( 6 8 ) ：3 ，2 3 7 【9 】李慧暄，王建刚蚕丝纤维织物是汽车、飞机的良好的内装饰材料， 吉林工学院学报1 9 9 1 ，1 2 ( 2 ) ：6 8 7 1 【1 0 张济邦等，织物的阻燃整理纺织工业出版社，北京：1 9 8 7 1l 】杨俊玲，潘胜华，织物阻燃整理的现状及发展天津纺织科技，1 9 9 8 ( 1 ) ：3 7 3 9 【12 t h eh i s t o r yo ff l a m m a b i l i t ya n d f l a m er e s i a a n c eo ft e x t i l e s a a r c c r e v 2 0 0 1 1 ( 2 ) ：2 7 3 i 1 3 】欧育湘，陈宇，等。阻燃高分子材料【m 】北京：国防工业出版社，2 0 0 1 【1 4 】杨栋梁，阻燃整理( 一) 印染，1 9 8 9 ，1 5 ( 5 ) ：5 3 5 6 墨塑塑坚塑苎型一一 查 叁查塞墼 1 5 】周宏湘，真丝绸阻燃整理的进展上海丝绸，1 9 9 6 ，( 3 ) ：1 7 1 9 【16 】h i r a i ，t a k a h i k o ；i c h i m u r a ，k a j u h i k o ，f l a m e r e t a r d a n tf i b e rb o n b e r i a n df i n i s h i n gn e g a f i a m e k a k og i j u t s u ( o s a k a ) ，1 9 9 6 ，3 i ( 9 ) ：5 7 0 5 7 4 ( j a p a n e s e ) 1 7 】t m u e l l e r , 肖敏纺织品阻燃整理，新纺织，2 0 0 1 ，( 7 ) ：3 1 3 5 1 8 姚庆才，曹月珍等，真丝阻燃整理探索丝绸，1 9 8 9 ，1 1 ：2 4 2 6 【19 】w b a c h w a le t a l ，f l a m er e t a r d a n tf i n i s h i n go fc o t t o na n ds i l k f a b r i c s c o l o u r a g e ，1 9 8 7 ，j u n e ：1 6 3 0 【2 0 】h i r o k oi s h i z a k a e ta 1 ，f l a m ep r o o f i n go f s i l k ，t h es e c o n di n t e r n a t i o n a l s i l kc o n f e r e n c e ，c h i n a t h ec o l l e c t i o n o f p a p e r s ，1 9 9 3 ：2 0 3 - 2 1 1 【2 1 加古武，片山明，p e r f o r m a n c ep r o p e r t i e so f s i l kf a b r i c s f l a m e p r o o f e d w i t h o r g a n i cp h o s p h o r u sa g e n t j s e r i c s c i j p n ，1 9 9 5 ，6 4 ( 2 ) ： 1 2 4 一1 3 l _ 2 2 】洪大星，真丝阻燃遮阳帘印染，1 9 9 8 ，2 4 ( 9 ) ：3 8 4 1 【2 3 】杨栋梁，阻燃整理宁波化工1 9 9 3 ，( 3 ) ：8 - 1 1 【2 4 罗永娥李正军，皮革的防火冲国皮革，1 9 9 6 ，2 5 ( 6 ) ：2 3 2 6 ，2 8 2 5 】裴在智，纺织品阻燃技术综论广东化纤，2 0 0 0 ，( 2 ) ：4 3 4 5 ，4 9 【2 6 】杨荫堂，纺织品的阻燃及阻燃荆印染1 9 9 2 ，1 8 ( 3 ) ：5 1 - 5 6 【2 7 】l e b l a n c ，r b r u c e ，d u r a b i l i t y o ff l a m er e t a r d a n t - t r e a t e df a b r i c s t e x t i l ec h e m i s ta n d c o l o r i s t ，19 9 7 ( 2 9 ) ，2 ：1 9 - 2 0 【2 8 】m i c h a e le h a l l & s a n j i vs h a h ，t h er e a c t i o n o fw o o lw i t h 6 1 真毙绸阻燃整理六 参考文献 n h y d r o x y m e t h y lp h o s p h o n o p r o p i o n a m i d e p o l y m e rd e g r a d a t i o na n d s t a b i l i t y , 1 9 9 1 ，3 3 ：2 0 7 - 2 1 2 【2 9 】b k k a n k o l a a n d a r h o r r o c k s ，f l a m e r e t a r d a n t t r e a t m e n t s o fc e l l u l o s ea n dt h e i ri n f l u e n c eo n p y r o l y s i s j m s r e v m a c r o m o l c h e m p h y s ，1 9 9 6 c 3 6 ( 4 ) ：7 2 1 7 9 4 ( 3 0 】l e w i n ，m 1 9 8 4 i n h a n d b o o ko f f i b e rs c i e n c ea n d t e c h n o l o g y v 0 1 i i ；c h e m i a lp r o c e s s i n go f f i b e r s a n d f a b r i c s ，p a r tb ：f u n c t i o n a l f i n i s h e s ，m l e w i na n ds b s e l l o ，e d s ，m a r c e ld e k k e r , p p 1 1 4 1 【31 】h i r a i ，t a k a h i k o ；i c h i m u r a ，k a j u h i k o ，f l a m e r e t a r d a n t f i b e rb o n b e r i a n df i n i s h i n gn e g a f l a m e k a k og i j u t s u ( o s a k a ) ，1 9 9 6 ，3 1 ( 9 ) ：5 7 0 5 7 4 ( j a p a n e s e ) 【3 2 t i a nc h u n m i n g ，z h a n gh o n g y i ，e t a 1 j o u r n a lo f h e b e i u n i v e r s i t y , t h e r m a lb e h a v i o ro ff l a m er e t a r d a n tw o o | 19 9 6 ，i8 ( 3 ) ：2 7 8 - 2 7 9 ， 2 8 6 3 3 1 马志领，薛恩钰等，红外光谱法研究t b p a 对羊毛的阻燃作用 机理化学世界，1 9 9 2 ，2 ：6 5 - 6 8 【3 4 熊博辉，张英菊，溴系棉用阻燃剂的研究印染助剂，1 9 9 1 ，8 ( 3 ) 1 2 - 1 8 3 2 3 5 1 杨栋梁，含卤素的阻燃剂( 一) 印染，1 9 9 9 ，2 5 ( 8 ) ：4 3 4 5 【3 6 】 b e n i s e k ，l a d i s l a v z i r c o n i u mf l a m e - r e s i s t ，l o w s m o k ee m i s s i o n t r e a t m e n t u s p ：4 2 0 1 8 0 5 ，1 9 8 0 - - 0 5 - 0 6 真毙绸阻燃整理 六参考文献 3 7 】h o r r o c k s ，a r i c h a r d ；p r i c e ，d e n n i s b u r n i n go ft e x t i l e s ，f i r er e t a r d m a t e r e d i t e d b y ：w o o d h e a dp u b l i s h i n g ：c a m b r i d g e ，u k 2 0 0 1 ：1 2 8 1 8 1 【3 8 】l b e n i s e k z i r p r ow o o l t e x t i l e s f i r ea n dm a t e r i a l s ，1 9 8 4 ，8 ( 4 ) ：1 8 3 1 9 5 3 9 张济邦羊毛阻燃整理染整科技，1 9 9 9 ，( 4 ) ：3 2 3 9 4 0 】上海纺织工业局染料应用手册编写组，染料应用手册( 上册) ， 北京：纺织工业出版社，1 9 8 9 41 】f r e d d ig ，r o s a r i am ，b e r e t t as ，s h i b a t as , g o t o hy , y a s u ih , t s u d a d a m j a p p l