膨胀型阻燃剂在涤纶内饰面料上的应用研究

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涤纶具有优良的综合性能,价格低廉,被广泛用于室内装饰和交通工具内饰纺织品。然而,涤纶织物的极限氧指数(LOI)仅为20~22%,易燃且燃烧速度很快,伴有熔融滴落现象,容易造成二次伤害,同时还会产生大量的热量、烟及有毒气体,给人身健康和环境都造成巨大的危害。因此,开发阻燃效果好、抗熔滴及抑烟环保的阻燃体系,应用于内饰材料是非常有必要的,具有重要的现实意义和广阔的应用前景。阻燃剂的种类繁多,而膨胀阻燃剂因具有高效、无卤、环境友好型的特点,成为聚合物阻燃的一个发展方向。但传统膨胀剂组分之间容易发生醇解,造成织物表面容易吸湿发粘,且用量很大。本论文以具有较高热稳定性和优良耐水性的环状磷酸酯和发烟量少、低毒的、具有磷氮协同效应的聚磷酸铵以及与季戊四醇组成膨胀体系,同时,添加协同剂对膨胀体系协同增效,既可以降低其添加量,改善涤纶的阻燃效果,也可以改善阻燃剂的吸湿性,提高涂层胶膜的交联度,进而改善其发粘的缺陷。通过复配协同效应,达到好的阻燃、低烟、低毒、抗熔滴、环保的效果。本文的研究内容如下:(1)研究确定应用于高铁、动车内饰面料上的复配膨胀剂配方和最优整理工艺。结果表明,以环状磷酸酯(PES)、聚磷酸铵(APP)、季戊四醇(PER)作为膨胀体系的酸源、气源和炭源,比例为25:7:2,总用量为60%,以氢氧化铝为协同剂,用量为5%,成膜物丙烯酸酯混合乳液(BLJ-733D:BLJ-716=2:1)总用量为35%,焙烘温度为150℃,时间为5min,涂覆量为250g/m2时,阻燃测试样极限氧指数(LOI)为28.6%,续燃时间为1.8s,炭长为4.5cm,可以通过美FAR25.853燃烧测试标准,且手感不粘不潮。(2)通过阻燃测试证实氢氧化铝、三氧化二锑、SFR(含硅阻燃剂)对膨胀阻燃剂有协同阻燃作用,其中以氢氧化铝最为显著。通过热分析测试和扫描电镜测试发现加入三种协同剂后残炭量都有显著的提高,残炭表面形貌发生了比较明显的改变,炭层变得致密,残留物的热氧化稳定性得到了提高。通过热降解动力学分析发现加入协同剂的三种试样的活化能都有显著的提高,热降解能量势垒升高使得织物的热降解减缓,起到了协同阻燃的效果。另外,氢氧化铝、氢氧化镁、硼酸锌、三氧化二锑、硅镁石等无机化合物都在一定程度上使得手感得到提升。(3)优化浙江辰鸿纺织品科技有限公司卤锑阻燃剂的配方,确定十溴联苯醚:三氧化二锑:氢氧化铝的比例为1:0.39:1,用量为42%。降低了十溴联苯醚和三氧化二锑的用量,研究处理样限氧指数(LOI)为28.8%,续燃时间为0s,阴燃时间为0s,损坏长度为5.0cm。(4)研究复配膨胀阻燃剂应用于窗帘织物的整理工艺,环状磷酸酯(PES)、聚磷酸铵(APP)、季戊四醇(PER)配比为25:7:2,总用量60%,氢氧化铝为5%,丙烯酸酯混合乳液(BLJ-733D:BLJ-716=2:1)总用量为35%,焙烘温度为160℃,焙烘时间4min,涂覆量为110g/m2。阻燃处理样极限氧指数为28.4%,续燃时间0s,阴燃时间0s,损坏长度5.5cm,有较少的白烟,可替代卤锑阻燃剂,达到无卤阻燃的效果。最后通过热重分析(TG)、电子扫描电镜(SEM)以及热降解动力学分析分别对卤锑阻燃和膨胀剂阻燃的机理进行探讨和对比。
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