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膨脹型復合阻燃劑
| 來源：邵君( 先生，國內(nèi)國際部經(jīng)理 ) 發(fā)布時間：2016-11-30 11:23:40 |
采用聚磷酸銨（APP）和三聚氰胺（MEL）組成的膨脹型復合阻燃劑對織物進行整理，垂直法燃燒試驗、熱重分析、掃描電子顯微鏡分析等表明，當APP和MEL的配比為2：1，膨脹型復合阻燃劑的用量為25％時，織物的炭損長度低至10.0cm，極限氧指數(shù)高達37％。阻燃整理后，700℃時織物的質(zhì)量保留率由不加膨脹型復合阻燃劑時的16%增至35％，織物在燃燒時可形成膨脹的發(fā)泡焦化炭層，起良好的膨脹阻燃效果。此外，織物的強度、白度、透氣性和手感均有一定程度的下降。
膨脹型阻燃劑一般由酸源、氣源和炭源三部分組成。酸源可以是無機酸或受熱能生成無機酸的化合物，如磷酸、硫酸、各種磷酸鹽和硼酸鹽等：氣源又稱發(fā)泡源，常用的有三聚氰胺和雙氰胺等：炭源則是形成泡沫炭化層的基礎(chǔ)，主要是一些含碳量高的多羥基化合物，如季戊四醇及其二聚體、三聚體等。
膨脹型阻燃劑主要通過形成多孔泡沫炭層而在凝聚相起阻燃作用。炭層的形成過程如下：在較低溫度下，酸源分解釋放出酯化多元醇和作為脫水劑的無機酸。隨著溫度的升高，無機酸與多元醇進行酯化反應(yīng)而使體系融化，反應(yīng)過程中水蒸氣和由氣源產(chǎn)生的不燃性氣體使已處于熔融狀態(tài)的體系膨脹發(fā)泡，同時，多元醇和酯脫水成炭，形成無機物及炭殘余物，并且體系進一步膨脹發(fā)泡。
反應(yīng)接近完成時，體系焦化和固化，形成多孔泡沫炭層，此層隔熱、隔氧，截斷燃燒鏈，具有阻燃效果。此外，組成膨脹型阻燃劑的P—N—C體系遇熱會產(chǎn)生一氧化氮（NO）、氮氣（N2）和氨（NH3）等不燃性氣體，這些氣體能捕捉燃燒賴以進行的活性自由基，如H·和OH·，導致燃燒反應(yīng)鏈中斷，所以膨脹型阻燃劑具有優(yōu)異的阻燃性能。
膨脹型阻燃劑在塑料、橡膠以及合成高聚物的阻燃整理中已有較多應(yīng)用[4，5]，用于紡織材料的阻燃則鮮有報道。亞麻纖維為纖維素纖維，屬多羥基聚合物，本身就是炭源。為了降低成本，本試驗采用聚磷酸銨（酸源）與三聚氰胺汽源）復配，對織物（炭源）進行整理，分別采用氧指數(shù)測試儀、垂直燃燒儀和熱重分析儀測定整理后織物的阻燃性能。
采用質(zhì)量分數(shù)為25％的膨脹型阻燃劑，整理后織物的白度由原來的92.5％略降至90.6％，阻燃整理對織物的白度影響不大。
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經(jīng)過阻燃整理后，織物的強力略有下降。織物的透氣量由原來的236.2L／m2·s下降至整理后的180.4L／m2·s。這是因為織物經(jīng)整理后，膨脹型阻燃劑不僅固著在織物的表面，而且還滲透至纖維內(nèi)部，一方面限制了亞麻纖維間的相對滑移，導致纖維在受外力時，應(yīng)力集中，使大分子鏈更容易斷裂，進而引起纖維強度的下降：另一方面使織物中的孔洞和縫隙減少或變小，從而使織物的透氣性下降。
整理后織物的手感由原樣的5分下降至3分，說明膨脹型阻燃劑的使用會使織物的手感發(fā)硬。為了改善整理后織物的手感，可在整理液中加入相容性較好的柔軟劑。
未經(jīng)燃燒時，膨脹型阻燃劑以球狀顆粒均勻分布于織物的表層或纖維間；經(jīng)燃燒后，織物產(chǎn)生了明顯的膨脹發(fā)泡效果，形成了蓬松的焦化炭層。
由APP和MEL組成的膨脹型復合阻燃劑對織物具有良好的膨脹阻燃效果。當APP與MEL的配比為2：1，總質(zhì)量分數(shù)為25％時，膨脹型阻燃劑整理織物的LOI值為37％，炭損長度10.0cm，阻燃性能良好。
常溫下，阻燃亞麻纖維表面被阻燃劑所覆蓋：200℃左右時阻燃劑開始分解，700℃時織物的質(zhì)量保留率為35％。阻燃織物的起始失重溫度、最大失重速率溫度均低于未阻燃整理織物，但其質(zhì)量保留率遠高于后者。
膨脹型阻燃劑整理織物的剩炭表面形成一層厚且密的膨脹發(fā)泡焦炭層，起到隔熱、隔氧，截斷燃燒鏈的作用，具有優(yōu)異的阻燃效果。
經(jīng)膨脹型阻燃劑整理后，織物的強力、白度、透氣性和手感均有一定程度的下降。
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