棉纖維阻燃整理技術
阻燃整理技術主要有傳統的浸漬烘干法、浸軋焙烘法以及一些研究較多的新興綠色阻燃整理方法,如微膠囊技術、溶膠?凝膠技術、納米粒子吸附、層層自組裝、生物大分子沉積技術和紫外光接枝等。在對織物進行阻燃整理的過程中,不同的整理方法對織物的阻燃性能有較大的影響,因此對阻燃整理技術進行研究具有重要意義。浸漬烘干法是傳統阻燃整理技術之一,工藝流程為:浸漬→烘干→整理織物。此方法簡單易操作,但是在整理過程中,織物與阻燃劑的交聯反應較弱,大部分阻燃劑附著在織物表面,因此阻燃織物的耐久性較差。浸軋焙烘法是在浸漬烘干法的基礎上,增加了高溫焙烘的過程,工藝流程為:浸漬→烘干→高溫焙烘→整理織物。在整理過程中,焙烘使得阻燃劑以及其他助劑在高溫下與織物發生了化學反應,產生交聯,從而使得織物具有較好的耐久阻燃性。隨著阻燃研究的日新月異,不僅各種綠色環保的阻燃劑被研究開發,各種綠色阻燃技術也應運而生。微膠囊是指一種將固體、液體或氣體包封形成微小粒子的保護技術,可以在保留芯材物質原有特性的前提下實現其緩慢釋放、瞬間釋放或持久保存的功能,在功能材料領域具有較為廣泛的應用。詹永寶等制備了以含硅材料為壁材,水溶性含磷阻燃劑為內核材料的微膠囊阻燃劑,并通過與 Sb2O3和 Al(OH)3的協效阻燃應用于棉織物的整理;結果表明:該阻燃劑對棉織物表現出了較好的阻燃效果 ,且對織物的手感及強力影響較小。微膠囊技術的優勢在于減少了氣、液態阻燃劑在纖維等材料內部的流動,也降低了阻燃劑揮發造成的損失,并有效抑制阻燃劑中有毒成分的釋放。但是,微膠囊化阻燃整理存在囊化材質的選擇較為復雜、壁厚的控制較為困難、制備成本較高等缺點。溶膠?凝膠技術是將金屬有機化合物、金屬無機化合物或兩者形成的混合物在液相條件下進行水解、縮合反應,形成穩定透明的溶膠體系,然后經過陳化使得膠粒間緩慢聚合,形成三維空間網絡 結 構 的 凝 膠。VASILJEVIC J 等通過溶膠 ?凝膠技術,采用雜化聚倍半硅氧烷對棉織物進行涂層,不僅增強了織物的熱氧化穩定性,也提高了棉纖維的耐洗性,并使得織物具有一定的拒水拒油和抗菌性能。溶膠?凝膠技術可以在織物表面引入有效的絕熱和炭形成系統,是具備良好前景的阻燃整理技術。但該方法會影響整理織物的手感、舒適性、透明度以及耐磨性。層層自組裝過程與納米粒子吸附過程類似。納米粒子吸附是一種利用納米粒子進行表面改性的方法,將織物浸漬在納米粒子的懸浮溶液中,進行纖維表面吸附。其原理主要是帶有相反電荷的聚電解質在靜電吸引力、范德華力、氫鍵、共價鍵等作用下自發組裝成具有特殊層狀結構和形狀的聚合物薄膜。LAUFER G 等采用陽離子殼聚糖 CH 和陰離子植酸 PA,通過層層自組裝沉積在棉織物上,討論了溶液的 pH 值對 CH ?PA 膜的影響;當 pH 值為 6 時得到的 CH?PA 膜較厚;當pH 值為 4 時得到的膜最??;當織物上的 PA 含量較高時,織物具有自熄行為,涂層織物相較于未涂層織物的熱釋放率減少了 50 %以上。盡管層層自組裝技術在棉織物上的阻燃整理也取得了突出的成果,但仍然存在一些未解決的問題,例如耐久性較差,織物洗滌超過 10 次后難以保證阻燃性,手感較差會造成織物發硬等。生物大分子一般指存在于生物體細胞內的有機多分子體系,如蛋白質、核酸、多糖等大分子,其 分子質量高、結構復雜。脫氧核糖核酸(以下簡稱DNA)是一種常見的生物大分子,其包含膨脹型阻燃劑中存在的 3 個主要成分,即能夠產生磷酸的磷酸基團、充當碳源的脫氧核糖單元和發泡劑(多糖受熱脫水形成炭和水)、可能釋放氨的含氮堿(鳥嘌呤 、腺嘌呤 、胸腺嘧啶和胞嘧啶)。ALONGI J 等首次采用 DNA 作為新型阻燃劑體系用于增強棉織物的熱穩定性和阻燃性;研究發現:經DNA 處理過的棉織物在水平方向于甲烷火焰中燃燒3s,其不會燃燒,棉織物極限氧指數由18% 提高至 28%。生物大分子沉積技術為新型阻燃紡織材料開辟了一條可持續發展路線。盡管生物大分子類阻燃劑因其生態友好性與阻燃性引起了科研工作者的廣泛興趣 ,但在耐久性方面仍然需要進一步研究。 對于纖維素纖維的阻燃研究最早始于18世紀,迄今已有兩百多年歷史。最早應用于織物阻燃的大部分為非耐久性阻燃劑,如硼酸、硼砂、磷酸銨等,這類阻燃劑具有較好的阻燃性能,但是遇水即失去阻燃性能。后來經研究采用半耐久阻燃整理劑對織物進行處理,如采用尿素與磷酸對纖維素纖維進行磷?;幚?。直到 1953 年,美國發現經四羥甲基氯化磷整理的棉織物具有耐久阻燃性能,掀起了纖維素纖維用阻燃劑的研究熱潮,各國對織物的阻燃整理進行了大量研究,不斷地開發一些新型耐久阻燃劑以及阻燃整理方法,使織物的阻燃工作推向一個新階段。隨著社會的發展,我國對于阻燃織物的需求量不斷增大,阻燃織物不僅應用于冶金、消防、化工等部門的防護服,而且隨著人們對于生活質量要求的不斷提高,阻燃窗簾、阻燃地毯等家紡用品的需求量也不斷增加。同時,對阻燃產品的安全性要求不斷提高,繼含鹵素阻燃劑被禁用以后,市場上阻燃棉纖維產品所用的阻燃劑多為有機磷系阻燃劑,但大多數有機含磷阻燃劑在生產過程中或者服用過程中會釋放出甲醛。另外,最近頗受關注的是生態友好型生物大分子阻燃劑,盡管該類阻燃劑表現出較好的阻燃性,但是經其阻燃整理的織物的耐久性仍然需要進一步改善。因此,開發無甲醛、低煙無毒、無污染的環境友好型阻燃劑是阻燃劑發展的一個新趨勢。另外,隨著生活水平的提高,多功能紡織品的需求日益增加,阻燃抗菌等多功能棉織物的開發也是一個發展趨勢。 |
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