滌綸廣泛應用于服裝、窗簾、家具覆蓋物、地毯和床上用品等家用紡織品以及飛機、汽車等運輸工具的內飾織物,是現今產量最大、也是發展最快的合成纖維,滌綸有易熔融燃燒的缺點,對使用者存在著安全的隱患。因此,紡織品的阻燃整理對于使用者的安全有著十分重要的意義。
阻燃劑TCEP(磷酸三氯乙酯)符合國內外對阻燃劑使用規定的要求,不在禁用的阻燃劑目錄內。
聚酯纖維燃燒時會產生游離基,由于這種游離基的活性不斷破壞碳間的結合,引起連鎖分解反應,從而產生可燃性氣體。由于阻燃劑中Cl和P的存在,不斷捕捉燃燒氣體中的自由基,中斷燃燒循環,阻止燃燒的繼續。同時,阻燃劑的存在使得聚酯纖維的融點降低,遇火后纖維熔融、融滴,使火焰不能接觸纖維,降低燃燒作用。
高溫高壓法是聚酯纖維常用的染色方法,對滌綸織物進行阻燃整理不需要特殊設備,成本低,適應性廣,并可與染色同浴,節約能源。本文試驗討論采用TCEP整理劑的整理效果并選出最佳的應用工藝。
1 實驗
1.1 實驗材料及設備
純滌綸燈芯絨織物300g;Y802N 烘箱;Thermo HeλI O Sα分光光度計;沙多利士 L 4 2 0 P 電子天平;Rotadyer 高溫染色機;LLY07A 垂直燃燒儀;YG701A洗衣機;TCEP 工業用(純度 48.24%)。
1.2 測試方法
(1)垂直燃燒法:按GB/T 5455 ? 1997《紡織品燃燒性能試驗 垂直法》。
(2)燃燒前洗滌試驗:按GB/T 17595 ?1998《紡織品織物燃燒試驗前的家庭洗滌程序》中6.1、6.2、6.3 款進行洗滌,洗滌溫度50℃,干燥按GB/T 8629 ?2001《紡織品 試驗用家庭洗滌及干燥程序》的平板壓燙 。
(3)阻燃整理織物中含P量的測定:用磷鉬酸比色法測定P的含量,從而推算出TCEP用量。
(4)斷裂強力測試:按GB/T 3923.1 ?1997《紡織品織物拉伸性能》第1部分:斷裂強力和斷裂伸長率的測定條樣法。
(5)撕破強力測試:按GB/T 3917.1 ?1997《紡織品織物撕破性能》第1 部分 :撕破強力的測定沖擊擺錘法。
(6)耐洗色牢度測試:按 GB/T 3921.3 ? 1997《紡織品色牢度試驗耐洗色牢度》。
1.3 整理劑乳液的配制
TCEP是溶劑型的,須將其配制成水/油型乳劑,并且整理劑乳液要求有較高的穩定性才能用于實際生產中。因此使用乳化劑與保護膠進行配制整理劑乳液。
將乳化劑邊攪拌邊加入TCEP,然后加大攪拌速度加入水,最后加入保護膠以提高整理劑乳液的穩定性。
1.4 高溫高壓法整理工藝
考慮到滌綸通常的高溫高壓染色工藝為浴比1∶20,135℃保溫60min,故阻燃整理工藝與之相同,只對TCEP濃度進行選擇,以便與染色同浴進行。
2 結果與討論
2.1 整理劑乳液穩定性
2.1.1 保護膠的選擇
對 3 種常見的保護膠聚乙烯醇(PVA)、羧甲基纖維素鈉(CMC)、羥乙基纖維素(HEC)在 TCEP 不同用量情況下的整理劑乳液穩定性做實驗對比,結果發現:①隨著PVA 保護膠濃度的增加,整理劑乳液黏度增加,分層率降低,穩定性增大。PVA 只有在較高濃度(5.5%)時才能使整理劑乳液達到使用要求,即120h 不分層。若繼續加大PVA 濃度,雖然整理劑乳液很穩定,但會過于黏稠而難以滲透織物使得整理效果不佳。②用CMC做保護膠的整理劑乳液在存放2h后就出現分層,穩定性太差。③HEC 保護膠與PVA 一樣,隨著保護膠濃度的增加,整理劑乳液穩定性增大。在較低濃度(2.0%)時整理劑乳液即可存放 140h 不分層,乳液黏度中等
(60Pa?s),可直接用于整理。因此,HEC適宜用作TCEP保護膠,PVA只有在較高濃度下使用,CMC不適宜用作TCEP 保護膠。
2.1.2 整理劑乳液穩定性試驗
對不同TCEP用量和不同濃度保護膠HEC進行空白實驗,表明HEC 濃度大于1.5% 時,整理劑乳液的存放穩定性和高溫高壓(浴比1∶20,135℃保溫60min)空白試驗的穩定性均理想,可滿足高溫高壓工藝要求,而且整理劑乳液較稀薄,適于整理織物。
2.2 TCEP濃度選擇
由于稠厚的整理劑乳液不能隨染色筒的轉動而快速翻轉,影響“染”率和勻“染”性,因此宜以稀薄乳液處理織物,選用 4 % 、5 % 、6% 、7 % 、8 % 、9 % 、1 0 % 、11%、12%等9種濃度進行實驗。整理流程:浸濕→135℃保溫60min→洗滌烘干。測試試樣的燃燒損毀長度和含P量,實驗結果如表1:
TCEP是通過Cl和 P的協同作用而起到阻燃作用的,織物阻燃性能的好壞,取決于織物上TCEP的“上染”量的多少,因此,整理織物的含P量越高就表明TCEP的“上染”量越大,織物損毀長度數值表明了模擬實際燃燒時整理織物阻燃性能的優劣,通過測試織物損毀長度可進一步驗證工藝的有效性。
從以上實驗數據結果可以發現:隨著TCEP濃度的增大,織物含P量呈低?高?低的趨勢,與之相對應,織物損毀長度呈高?低?高的趨勢。織物含P量最高值為0.062mg/300mg 試樣, 織物損毀長度最小值為11.1cm,這兩個值均出現在TCEP 濃度為6% 的時候,亦即此濃度時織物的TCEP的“上染”量最大,阻燃效果最好。因此,TCEP的最佳濃度為6%。
2.3 TCEP高溫高壓阻燃整理前后織物色牢度、強力性能
和阻燃性能比較
將TCEP濃度為6%按上述阻燃整理工藝整理的試樣與未經阻燃整理的試樣分別測試耐洗色牢度、斷裂強力、撕破強力性能和燃燒性能,結果如表2:
經整理的試樣有變色,但不大,與未經整理試樣間的色差為4級。
從測試結果可以看出,經阻燃整理的試樣在色牢度方面無變化,斷裂強力和撕破強力幾乎沒下降,阻燃性能明顯提高。
3 結語
(1)高溫高壓法適用于對滌綸織物的阻燃整理,整理劑TCEP對滌綸織物的整理是有效的,符合GB 17591?1998《阻燃機織物》損毀長度小于15cm的規定。
(2)TCEP用高溫高壓法整理時,保護膠宜用羥乙基纖維素(HEC)。
(3)在浴比為1∶20,135℃保溫60min,TCEP濃度選擇6%時阻燃效果最好。