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氮磷類棉用阻燃劑
| 來源：邵君( 先生，國內(nèi)國際部經(jīng)理 ) 發(fā)布時(shí)間：2017-1-26 17:07:21 |
采用3種氮磷類棉用阻燃劑，按阻燃工藝分別對(duì)改性滌棉混紡織物進(jìn)行阻燃整理，進(jìn)一步探討整理前后織物的燃燒特性。
熱釋放性能。高溫火焰及燃燒釋放出的熱量是火災(zāi)中危害的主要來源之一。測(cè)試各阻燃后織物的熱釋放速率(HRR)及總釋放熱(THR)。
氮磷類棉用阻燃劑整理前后的織物，其HRR-t曲線均具有初始平坦階段-放熱-后平坦階段的特征。在初始平坦階段，試樣開始接受熱輻射，滌棉混紡織物吸收熱量用于蒸發(fā)纖維自身含有的水分，并達(dá)到滌綸的玻璃化溫度，然后開始緩慢熱分解并釋放可燃性氣體。此時(shí)幾乎無熱量釋放，熱釋放速率較低。
隨著溫度的升高，纖維進(jìn)行激烈的熱分解反應(yīng)，產(chǎn)生大量的熱解產(chǎn)物，織物劇烈燃燒并釋放大量熱量，從而出現(xiàn)最大值(放熱峰的峰值)。該階段是纖維燃燒的主要階段，燃燒最為劇烈，在火災(zāi)中造成的損失最大。在后平坦階段，隨著可燃物的燃燒，可燃物總量逐步減少，纖維分解完畢，故熱釋放速率相對(duì)低于有焰燃燒階段，但高于前期無焰熱解階段。
經(jīng)過三種氮磷類棉用阻燃劑處理后，滌棉混紡織物的熱釋放速率、熱釋速率峰值及總熱釋放量均顯著降低。這是由于織物經(jīng)過含氮有機(jī)磷酸酯化合物處理后，阻燃劑在燃燒過程中通過固相的成炭和質(zhì)量保留機(jī)理以及部分氣相阻燃機(jī)理，降低了材料的熱釋放速率，從而降低燃燒織物對(duì)環(huán)境火災(zāi)溫度及火災(zāi)傳播的影響。VOC-F和CP整理后織物的熱釋放速率峰值及總熱釋放量略低于FPK8002整理后織物。這可能是由三種阻燃劑中氮磷含量差異所致。
織物在燃燒過程中，未能充分燃燒的組分以煙霧的形式釋放，錐形量熱儀采用氦-氖激光束來測(cè)定消光系數(shù)，獲得燃燒過程中動(dòng)態(tài)煙釋放速率(RSR)和總煙釋放量(TSR)。
RSR-t曲線存在峰值。這是因?yàn)殡S著輻射時(shí)間的持續(xù)，纖維緩慢分解釋放出來的氣態(tài)揮發(fā)物逐漸逸出，且濃度越來越大，直到氣相中可燃物濃度達(dá)到臨界燃燒濃度，樣品瞬間被點(diǎn)燃，煙釋放速率顯著提高，直至達(dá)到峰值。隨后，由于有焰燃燒后煙氣中可燃揮發(fā)性小分子得以燃燒，主要轉(zhuǎn)變?yōu)橥腹猱a(chǎn)物二氧化碳以及部分不完全燃燒產(chǎn)物一氧化碳，不透光煙釋放速率降低。
經(jīng)過阻燃整理后，織物的熱釋放速率(RSR)峰值及總煙釋放量(TSR)均高于原布。這是由于阻燃處理降低了纖維熱解過程中可燃?xì)怏w的相對(duì)釋放量(難燃或不燃性氣體釋放量相對(duì)增加)，造成揮發(fā)性可燃物發(fā)生不完全燃燒或來不及燃燒而隨著熱氣流逸出，表現(xiàn)出較大的煙霧釋放速率;而未阻燃處理纖維素燃燒相對(duì)完全，主要生成對(duì)可見光吸收較小的二氧化碳?xì)怏w，煙釋放速率相對(duì)較低。
滌棉混紡織物在熱輻射作用下熱解燃燒，其中碳元素完全氧化可生成CO2，不完全氧化則生成有毒的CO，甚至產(chǎn)生其它有害有機(jī)物。測(cè)試織物整理前后燃燒生成CO和CO2的情況，以探討阻燃劑的影響。
磷酸三苯酯tpp生產(chǎn)工藝
三氯氧磷直接法（熱法）和三氯化磷間接法（冷法）。
（1）熱法 將苯酚溶解在吡啶和無水苯溶劑中，在不超過10℃以下，緩緩加入三氯氧磷，然后在回流濕度下反應(yīng)3-4h，冷卻至室溫后，反應(yīng)物經(jīng)水洗回收吡啶，用于燥硫酸鈉脫水，過濾除硫酸鈉，常壓下蒸餾回收苯；減壓蒸餾收集243-245℃/1.47KPa的餾分，經(jīng)冷卻、結(jié)晶、粉碎即得成品。
( 2 ）冷法 將苯酚溶解在吡啶和無水苯溶劑中，然后于40℃下滴加三氯化磷生成亞磷酸三苯酯，繼續(xù)在70℃下通入氯氣生成二氯代磷酸三苯酸，再于80℃下進(jìn)行水解生成磷酸三苯酯。水解物經(jīng)水洗、堿中和、濃縮后進(jìn)行減壓蒸餾得成品。精制方法：常含有苯酚、磷酸和酸性磷酸苯酯等雜質(zhì)。用乙醇或乙醇與溶劑汽油的混合液進(jìn)行重結(jié)晶精制。
織物在燃燒過程會(huì)釋放出有毒性的可燃性氣體CO，且整理后織物在燃燒過程中生成的CO速率均高于未處理試樣。這可能是阻燃劑的存在促進(jìn)纖維熱解產(chǎn)物不完全氧化，并抑制了改性滌棉混紡織物氣相燃燒的充分進(jìn)行，從而導(dǎo)致CO釋放量加劇。
未處理試樣的CO2生產(chǎn)速率曲線存在明顯的峰值，其值均高于阻燃整理后試樣;而經(jīng)阻燃整理試樣的CO2生成速率曲線較平坦。這說明未處理試樣燃燒比較充分，釋放出大量讓人窒息的CO2，而阻燃劑則有效抑制了CO2生成。
采用FPK8002阻燃劑對(duì)阻燃滌綸/棉混紡織物進(jìn)行阻燃整理，其優(yōu)化工藝為FPK8002質(zhì)量濃度400g/L，交聯(lián)劑質(zhì)量濃度80g/L，150℃焙烘3min。
三種氮磷類棉用阻燃劑采用相同工藝進(jìn)行處理后，改性滌棉混紡織物的熱釋放速率、熱釋速率峰值及總熱釋放量均顯著降低。
氮磷類棉用阻燃劑阻燃整理抑制了織物的充分燃燒，使改性滌棉混紡織物燃燒過程中CO2生成速率降低，而煙霧釋放量和CO的生成速率則有所提高。
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