装饰织物阻燃处理和其热解特性探究

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1、装饰织物阻燃处理和其热解特性探究　　摘要：本文使用氯化铵、硫酸铵、尿素三种阻燃配方分别对装饰织物进行阻燃处理，并对各阻燃样品进行热重实验，得到各样品的TG曲线和DTG曲线。通过对TG曲线和TDG曲线进行分析，比较各项参数，找出阻燃效果最好的阻燃方案。关键词：装饰织物；阻燃；热重分析中图分类号：TU38文献标识码：A1概述随着城市化进程的不断加快，无论是在居民家庭、办公场所，还是在宾馆饭店、歌舞剧院，各种装饰织物被广泛应用，然而随着装饰织物在人们日常生活中的应用范围及数量日益增加，随之也带来了极大的火灾隐患。因此，对织物进行阻燃研究，减少其燃烧危险性以及燃烧时有毒气体

2、的释放，能使其成为既美观又安全的装饰品。2织物的阻燃机理长期以来，经过人们的不断研究，总结出对于织物阻燃整理的阻燃机理，有覆盖作用、气体作用、散热作用、催化脱水作用等。7（1）覆盖作用。即在织物表面形成一个保护覆盖层，这种覆盖层的作用是阻隔燃烧传播所需的氧气和捕获纤维热解时生成的可燃挥发性产物。（2）气体作用。一种作用是纤维阻燃剂受热时能分解出不燃性气态产物，这类气体能在阻燃织物周围扩散并稀释大气中的氧浓度，从而使燃烧中断；另一种作用是阻燃剂受热时能形成自由基捕获剂，捕获燃烧链中极为活泼的自由基，使燃烧链式反应中断。（3）散热作用。主要是利用阻燃剂的熔化和升华吸热，

3、将传递到织物上的热量消耗，使得织物达不到燃烧温度。（4）催化脱水作用。其主要是加快燃烧过程中织物的炭化，以减少其可燃物的生成量，在燃烧链中切断可燃物这一环。3热重分析法（TGA）热重分析法（TGA）是通过测量试样在受热或等温过程中质量的变化，从而研究或测定在受热过程中发生的伴随有质量变化的反应或物质，它是研究纺织材料热学性质的重要手段。本文即是利用热重分析法，在对织物用不同阻燃配方整理后，利用热重分析仪（TGA851e型）对未阻燃及阻燃后装饰织物的热解特性进行研究。4阻燃剂的配制及阻燃方案阻燃剂的配制和阻燃方案见表1。表1阻燃剂的配制及阻燃方案7阻燃方案阻燃剂配比（

4、质量比）水的用量方案1氯化铵200g方案2硫酸铵200g方案3尿素200g按照表1中的方案，将阻燃剂配制成10%的溶液，对织物进行阻燃整理，所得阻燃样品分别标记为A1，A2，A3，未阻燃整理织物样品标记为A0。5织物的阻燃整理及实验条件（1）阻燃整理工艺流程：浸轧阻燃整理液（1h）预烘（98～105℃，3min）焙烘（160℃，3min）水洗烘干（110℃，3min）（2）实验条件：初始温度30℃，终止温度800℃，升温速率15℃/min，天平保护性气体N2，流量30mL/min，反应性气体N2，流量30mL/min。6空白织物和阻燃织物热解过程分析7纤维素的热解是

5、个相当复杂的过程，其中涉及到许多物理、化学变化。一般的，纤维素纤维的热解反应分两个方向：一是纤维素脱水炭化，产生水、二氧化碳和固体残渣；另一种是纤维素通过解聚生成不挥发的液体左旋葡萄糖，而后，左旋葡萄糖进一步热解，生成低分子量的热解产物并形成二次焦炭。在氧的存在下，左旋葡萄糖热解产物发生氧化，燃烧生成大量的热，又引起更多纤维素发生热解。图1所示是未阻燃整理样品（即A0）的热解曲线。初始热解阶段温度范围为90～322.52℃，这个阶段是纤维素热解的开始，主要表现为纤维物理性能的变化及少量失重，失重率为6.8292%；322.52～439.72℃属于主要热解阶段，这一阶

6、段的失重速率很快，失重量很大，失重率为75.0249%，出现最大失重时的峰值温度Tmax为378.85℃439.72～800℃属于残渣热解阶段，热解进行到该阶段后，脱水、炭化热解反应的方向更加明显，纤维素燃烧残渣继续脱水、脱羧，放出水和二氧化碳等，并进行重排反应，形成双键、羰基和羧基产物，残渣中碳含量越来越高，但只表现出少量失重，失重率仅为4.1791%通过对氯化铵阻燃整理的织物（即样品A1）进行热解实验，得到曲线如图2所示。由图中可以看出，该阻燃织物初始热解阶段温度范围为79.25～311.45℃，失重率为7.4477%；主要热解阶段温度范围为311.45～389

7、.25℃，失重率为65.3310%，最大失重所对应的峰值温度Tmax为373.75℃；残渣热解阶段温度范围为389.25～800℃，失重率为10.2554%。通过对硫酸铵阻燃整理的织物（即样品A2）进行热解实验，得到曲线如图3所示。7由图中可以看出，阻燃样品三个热解阶段的温度范围及失重率分别为：初始热解阶段温度范围为87～280.75℃，失重率为5.1386%；主要热解阶段温度范围为280.75～389.25℃，失重率为67.0764%，最大失重所对应的峰值温度Tmax为366.00℃；残渣热解阶段温度范围为389.25～800℃，失重率为10.6928%。氯化