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阻燃纖維范文1
1 前言
復合材料的阻燃性主要和阻燃劑有關,本文對復合材料的制備和性能作出分析,主要的研究內容有:人造板平壓工藝制備方法,采用木纖維-聚丙烯作為原料,研究影響復合材料性能的因素,確定可提高復合材料阻燃性的主要因子,作為選擇阻燃劑的基礎依據;其二是研究了阻燃性復合材料的相關內容,包括在第一項研究內容基礎上進行阻燃劑的選擇和生產技術的研究,針對復合材料原料(木纖維、聚丙烯),的特點提供幾種可靠的阻燃劑,并對其性能的影響因素進行變量分析,以制備出具有最優良性能的阻燃型木纖維-聚丙烯復合材料。
2 人造板平壓工藝
阻燃型木纖維-聚丙烯適合使用人造板平壓工藝制備,工藝過程是在常溫狀態下把木料和塑料混合,通過熱壓制成復合型材料,人造板平壓工藝中木材是復合材料的主體,而塑料則是作為各層間的膠黏劑,也可添加其他少量的偶聯劑。復合材料中木質材料含量超過一半,最好可達95%左右,這種工藝對原材料的要求較低,粉末、纖維都可以,人造板平壓工藝的研究最初在歐美開始,近幾年的相關研究資料比較少,因為目前的研究方向主要在攻克復合材料的功能上,而且這種工藝的生產需要投入的勞動力較大,而且產品的外形不夠多樣,過于簡單,很難降低制備成本,其使用具有一定的局限性,只適合在高動力價格較低的國家。人造板平壓工藝法制備的復合材料環保無害,由于我國勞動力成本低,此種工藝很適合在我國發展。
3 原料的選擇和制備
3.1 塑料
廢品中的塑料編織袋原料為聚丙烯塑料(PP),可大量用于復合材料制備,回收后進行粉碎處理,將碎片通過2mm孔徑篩分,大尺寸的繼續粉碎篩選,這種塑料具有薄的優點,形態、性質與木纖維相似,適合作為人造板平壓工藝制備復合材料。
3.2 補強劑
某些特定的時候,加入阻燃劑會導致木纖維、塑料的性能下降,因此需要在制備材料中加入補強劑,補強劑可以保持材料的物理性能,試驗中常使用的補強劑有異氰酸酯(PAPl)、三聚氰胺樹脂膠粘劑。
3.3 木纖維
篩選機可以篩選出三種不同尺寸的木纖維,尺寸的測量采用篩分儀,篩選以后的木纖維要用烘箱烘干,使含濕量保持在2%以下。
3.4 實驗設備
試驗中使用的設備有塑料粉碎機、篩選機、篩分儀、鼓風干燥箱、拌膠機、熱壓機、斷面密度測量儀、萬能力學實驗機儀。
4 木纖維—聚丙烯復合材料的影響因素
4.1 聚丙烯含量對復合材料性能的影響
聚丙烯含量對復合材料性能有顯著的影響。在物理性能方面,聚丙烯是影響復合材料24hT8、IB性能的首要因素,適合含量的聚丙烯對復合材料的性能起積極作用,在一定范圍內隨著聚丙烯的增加,纖維間的塑料含量也增加,膠結量增大,強度明顯提高。聚丙烯屬于憎水性物質,在水中很難發生化學反應,因此提高復合材料中的聚丙烯含量可以提高成品的耐水性能。在塑料加工過程中,塑料的含量不能過低,否則會使成品外觀粗糙,在熔融狀態下塑料和木纖維的混合性很高且十分均勻,人造板平壓法制備復合材料中就是用塑料作膠黏劑。適當提高塑料含量有利于提高材料的物理性能。
4.2 密度對復合材料性能的影響
成品的密度是影響復合材料MOE、MOR性能的首要因素,在一定的范圍內,隨著密度的提高,材料的性能也會相應的提高,密度的提高不僅僅是質量的增加,同時還會使木纖維和塑料融合度更好,高密度的材料通常具有極好的抗彎能力,同理,增加密度可以使聚丙烯和木纖維更好的結合,減小材料的縫隙,提高材料的強度,因此成品具有高強度耐磨性和耐水性。
4.3 補強劑對復合材料性能的影響
補強劑主要用于提高木塑復合材料的物理性能,補強劑對調高復合材料的抗彎能力效果不大,對24llTS、m和BTIB三種性能的影響也很小,其作用主要是作為填充材料,使木纖維和聚丙烯更加貼合,還能提高膠合界面的相容性,對提高復合材料的強度有一定的影響,同時可以改善復合材料的綜合性能,因此實際中酌量添加。
4.4 纖維對復合材料性能的影響
纖維的形態對復合材料也有一些影響,但是同其他因素相比影響較小,不同尺寸的纖維對材料性能的影響不同,且不可忽視,結合后的纖維對提高抗彎能力效果最好的是中粗纖維,與密度梯度對復合材料性能的影響規律相符合,通常加工中使用的都是40目以下的木粉,一方面有增強塑性的作用,另一方面又防止加工困難。本文研究時應用人造板平壓法制備復合材料,加工過程中對纖維的尺寸沒有過多的要求,一般使用中粗的纖維,因為中粗的纖維可以提高阻燃型木纖維-聚丙烯復合材料的防潮性能。
5 阻燃型復合材料的性能
5.1 阻燃劑對相容界面的作用
阻燃劑在制備熱壓過程中能夠有效提高木纖維的活性,實現了木纖維之間的鍵合,從而提高材料的強度,這一現象可以用擴散理論解釋,木纖維的自由性提高則可以促進自由能力低的聚丙烯在木纖維表面加快擴散,使木纖維和聚丙烯結合面處的相容性提高。木纖維和聚丙烯界面相容性與復合材料的復合強度有關,中科院在對木纖維聚丙烯復合材料的研究中發現,在分析木纖維塑料界面和膠合板性能關系時,理論與實踐可以很好的得到統一,阻燃劑對木纖維聚丙烯的影響可以通過成品木塑復合材料性能體現出來。
5.2 塑料阻燃劑對木纖維聚丙烯復合材料性能的影響
在合理熱壓范圍內,阻燃劑不會發生分解,塑料阻燃劑在復合材料中對物理性質沒有積極影響,通過采用不同種阻燃劑對比發現,DBZ、APM阻燃劑有少量的分解,其中用比較穩定的DBT阻燃劑制成的木纖維聚丙烯復合材料的綜合性能很好,差別在于阻燃劑在熱壓過程中起到不同程度的催化作用,復合材料相應的表面活性也就不同,有時還會弱化木纖維聚丙烯界面的相容性,導致木纖維聚丙烯界面膠結強度降低。
5.3 高性能阻燃型木纖維聚丙烯阻燃性的影響因子
實踐證明,在保持整體均勻性的前提下可以對局部復合材料進行阻燃劑處理,影響材料內部氧元素指數的因素有:木纖維、聚丙烯阻燃劑的投入量、木纖維同聚丙烯的比例,降低復合材料易燃性的有效方法是減少聚丙烯用量或者增加阻燃劑用量,例如,增加SA阻燃劑后復合材料含氧量增加,其耐水性會有較大的提高,但是含量過多會影響其物理性能;塑料阻燃劑用量增加則可以增強復合材料的物理性能,同樣,含量過多會降低材料的含氧量,對復合材料阻燃性起作用的主要就是這兩個因素。阻燃型木纖維聚丙烯材料的燃燒性能與普通材料有很大差別,其放熱速度慢、質量損失慢,抗燃燒性能有明顯的優勢。
6 結語
復合材料主要應用于各類人造板,而現今人造板制造業已經成為促進經濟增長的重要行業之一,在家用和公用建筑裝飾中應用十分廣泛,通常的人造板中含有對人體有害的甲醛,同時也對環境造成污染,而木塑復合板無毒無害,在此基礎上加入阻燃劑后又具有良好的阻燃性能,使復合材料的使用范圍得到很大的拓展,本文對阻燃復合材料的制備和性能作出了通俗易懂的試驗分析,對復合材料的深入研究具有一定的參考價值。
參考文獻:
阻燃纖維范文2
【關鍵詞】宮頸癌;人瘤病毒HPV;危險因素;瑤族婦女
doi:10.3969/j.issn.1004-7484(s).2014.04.063文章編號:1004-7484(2014)-04-1862-02宮頸癌是世界常見惡性腫瘤之一,2008年全球約有529800新發病例及27510死亡病例,約占女性惡性腫瘤死亡總人數8%。其中85%發生在發展中國家[1]。中國宮頸癌發生率及死亡率竟占全世界1/3。其中主要原因是缺乏病因學的預防及篩查及早診早治方案。近年來,國內外積極開展宮頸癌的病因學研究,發現與宮頸癌密切相關的因素較多,高危型HPV感染、初次性生活年齡過小,男方或女方多個、免疫低下及宮頸慢性炎癥被認為是宮頸癌的重要危險因素。其他因素如吸煙、多孕多產、教育程度、衛生習慣等認為是宮頸癌發生的關聯因素[2]?;洷爆幾迳絽^作是廣東北部一個偏遠的山區,人口組成單一。本研究擬通過以人群為基礎的流行病學調查,獲得粵北地區無癥狀女性人群宮頸HPV感染、相關危險因素的流行病學資料,為宮頸癌的流行情況、預防、治療及預后提供依據。1資料與方法
1.1研究對象本研究于2011年3月至2012年10月深入粵北瑤族聚居地進行義診的方法,選取20-69歲有性生活史的瑤族地區女性為研究對象,參加研究的對象共600例。所有對象均為智力正常的非月經期婦女,檢查前3天內沒有陰道用藥及性生活。且所有對象均為自愿接受宮頸癌篩查,除外急性生殖道炎癥、妊娠期婦女。
1.2資料搜集方法
1.2.1問卷調查采用封閉性問卷調查。由經過嚴格培訓的調查員根據問卷內容,逐條詢問。調查內容包括一般情況、月經史、婚孕史、史及衛生習慣、避孕措施、婦科病史、吸煙史等方面。
1.2.2宮頸HPV篩查人瘤狀病毒(HPV)檢測采用HPV基因分型檢測試劑盒進行HPV基因分型,采用聚合酶鏈反應(PCR)體外擴增和DNA反向雜交結合的DNA芯片技術進行HPV-DNA的提取、PCR擴增、雜交、洗膜、顯色及結果讀取。HPV基因芯片分型檢測技術能夠一次檢測出23種HPV單一感染型別,包括了18種高危型(HPV16,18,31,33,35,39,45,51,52,53,56,58,59,66,68,73,83和MM4)和5種低危型(HPV6,11,42,43,44),同時能夠檢測同一標本的復合HPV感染。
阻燃纖維范文3
【關鍵詞】 慢性阻塞性肺病;幽門螺桿菌;肺功能
研究表明〔1〕,慢性支氣管炎患者存在高的幽門螺桿菌(Hp)感染率,Hp感染可使患慢性支氣管炎的危險性增加。但Hp感染在慢性阻塞性肺病(COPD)發病機制中的作用以及與呼吸功能的相關性的研究還不多〔2〕。Gencera等〔3〕研究顯示,COPD患者血清中Hp抗體陽性率以及IgG水平明顯增高,且IgG水平與COPD的嚴重程度即肺功能變化呈負相關。目前國內關于Hp IgG水平與COPD肺功能相關性的研究尚未見報道。本研究著重探討Hp高致病力細胞毒性相關基因陽性菌株感染對COPD患者肺功能的影響,進一步了解Hp感染與COPD病情嚴重程度的相關性。
1 材料與方法
1.1 一般資料 經門診檢查并根據GOLD〔4〕指南臨床確診的COPD穩定期患者80例,男50例,女30例,平均年齡(58.11±10.5)歲,吸煙55例,不吸煙25例,年吸煙指數52.325±9.165。同時選取健康志愿者80例為對照組,男45例,女35例,平均年齡(57.55±9.43)歲,吸煙45例,不吸煙35例,年吸煙指數53.622±7.918。
1.2 方法 所有COPD患者及健康志愿者均行肺功能檢查。抽取2 ml的靜脈血,應用幽門螺桿菌測定儀AUTOBLOT SYSTEM36專用試劑盒,采用免疫印跡法檢測血清中細胞毒(CagA)抗體、空泡毒(VagA)抗體、尿素酶A(UreA)、尿素酶B(UreB)抗體。并對所有COPD患者及對照組進行肺功能檢查。
1.3 結果判定 COPD患者FEV1/FVC80%為輕度COPD。臨床上Hp感染分為兩類:Ⅰ型:CagA或VagA抗體同時陽性或任一種陽性時,為產細胞毒素Hp菌株,致病強;Ⅱ型:僅出現Ure抗體陽性,為不產生毒素的Hp菌株,毒性較弱;CagA、VagA二種抗體陰性即為Hp抗體陰性。
1.4 統計學處理 計量資料采用x±s表示,計數資料采用百分率(%)表示。計量資料的統計采用t檢驗,計數資料的檢驗采用χ2檢驗。Hp感染與COPD的多因素相關性分析采用Logistic回歸分析。所有數據均使用SPSS11. 0軟件。
2 結 果
2.1 血清Hp檢出狀況 血清抗Hp陽性率在COPD組和健康對照組中分別為71.25%和43.75%,COPD組明顯高于健康對照組(P=0.008)。去除年齡、性別、吸煙及吸煙指數等危險因素后,Hp感染者患COPD的相對危險性明顯增高(OR值為3.19)。見表1。表1 COPD患者血清Hp檢出狀況
2.2 COPD患者不同毒力亞型Hp抗體檢出狀況 COPD組及對照組Ⅰ型Hp檢出率分別為38.75%和31.25%。去除年齡、性別、吸煙及吸煙指數等危險因素后Ⅰ型Hp菌株感染組患COPD的危險性顯著增高(OR值為3.68),高于抗HpIgG陽性者患COPD危險性(OR值3.19)。但Ⅱ型Hp菌株感染組并未明顯增加患COPD的危險性(OR值為1.03)。見表2。表2 COPD患者不同毒力亞型Hp抗體檢出狀況
2.3 COPD患者中Hp感染陽性與陰性者肺功能情況 COPD組中Hp感染陽性病例與Hp感染陰性病例肺功能改變有顯著性差異(P
2.4 COPD患者Ⅰ型、Ⅱ型Hp感染肺功能情況 COPD組中Ⅰ型Hp感染較Ⅱ型Hp感染肺功能改變明顯(P
3 討 論
COPD是種系統性疾病,可引起許多影響生活質量的肺外癥狀和體征。Fedorova等〔5〕研究發現,COPD患者中胃炎的發病率明顯升高,同時也發現COPD的病程、低氧血癥以及胃炎的嚴重程度都有相關性,當COPD患者存在消化不良時應當考慮Hp感染的存在。有隨機對照研究發現,意大利人中血清Hp抗體陽性者比陰性者更易發生支氣管炎。說明COPD與Hp感染存在一定的相關性。
Hp感染尤其是含有CagA、VagA毒力因子的高致病性菌株感染與COPD關系密切,Hp感染是導致COPD的獨立危險因素,Ⅰ型Hp感染可能更增加患COPD的危險性,且可能是使COPD患者肺功能惡化的因素之一。今后可進行大樣本的流行病學研究進一步證實Hp感染是否是COPD的獨立危險因素,并對于經抗感染及改善肺功能治療后肺功能進行性惡化的患者嘗試通過根除Hp治療來延緩病情進展。
參考文獻
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阻燃纖維范文4
本文通過闡述紡織品的阻燃機理,介紹了幾種阻燃紡織品的加工方法,現階段常用的評判、測試方法以及阻燃紡織品的發展趨勢。
關鍵詞:阻燃紡織品;阻燃機理;加工方法;燃燒性能測試
引言
隨著現代化科學技術的發展、紡織工業的進步,紡織品種類不斷增多,其應用范圍不斷擴展延伸到人們生產、生活的各個方面。但紡織品材料一般都易燃或可燃,容易引發火災事故。據統計,世界上約20%以上的火災事故都是由紡織品燃燒引起或擴大的,尤其是住宅失火。因此,紡織品的阻燃功能對消除火災隱患,延緩火勢蔓延,降低人民生命財產損失都極為重要。近年來,各國紛紛開展紡織品阻燃技術方面的研究,并制定了相應的紡織品燃燒性能測試方法、阻燃制品標準和應用法規等。
1 紡織品的阻燃機理
所謂“阻燃”,并非阻燃整理后的紡織品在接觸火源時不會燃燒,而是使織物在火中盡可能降低其可燃性,減緩蔓延速度,不形成大面積燃燒,離開火焰后,能很快自熄,不再續燃或陰燃[1-3]。
1.1 纖維材料的燃燒與阻燃原理
合成纖維的燃燒是材料和高溫熱源接觸,吸收熱量后發生熱解反應,熱解反應生成易燃氣體,易燃氣體在氧存在的條件下,發生燃燒,燃燒產生的熱量被纖維吸收后,又促進了纖維繼續熱解和進一步燃燒,形成一個循環。對此人們提出了阻燃的基本原理:減少(或者基本沒有)熱分解氣體的生成,阻礙氣相燃燒的基本反應,吸收燃燒區域的熱量,稀釋和隔離空氣等。
1.2 阻燃劑的阻燃機理
纖維用阻燃劑有:鋁鎂氫氧化物、含硼化合物、鹵硼化合物、鹵系阻燃劑、磷系阻燃劑等。不同阻燃劑的阻燃機理有很大的區別。概括起來主要有以下幾種。
1.2.1 覆蓋機理
在可燃材料中加入阻燃劑后,阻燃劑在高溫下可在聚合物表面形成一層玻璃狀或穩定泡沫覆蓋層以隔熱、隔絕空氣,起到阻止熱傳遞、減少可燃性氣體釋放和隔絕氧的作用從而達到阻燃目的。阻燃劑形成隔離膜的方式有兩種,一是阻燃劑降解產物促進纖維表面脫水炭化,進而形成結構更趨穩定的交聯狀固體物質或炭化層,炭化層能阻止聚合物進一步熱裂解,還能阻止其內部的熱分解產物進入氣相參與燃燒過程。含磷阻燃劑對含氧聚合物的阻燃作用即是通過此種方式實現的。二是阻燃劑在燃燒溫度下分解成不揮發的玻璃狀物質包覆在聚合物表面起隔離膜的作用,硼系和鹵化磷類阻燃劑具有類似特征。
1.2.2 不燃性氣體窒息機理
阻燃劑受熱分解出現不燃性氣體,將纖維燃燒分解出來的可燃性氣體濃度沖淡到能產生火焰濃度以下,同時稀釋燃燒區內的氧濃度,阻止燃燒繼續進行,又由于氣體的生成和熱對流帶走了一部分熱,從而達到阻燃作用[4-5]。
1.2.3 吸熱機理
任何燃燒在短時間所放出的熱量有限,如果能在短時間內吸收火源所放出的部分熱量,火焰溫度就會降低,輻射到燃燒表面和作用于自由基的熱量就會減少,燃燒反應受到抑制。
高溫條件下,阻燃劑發生吸熱脫水、相變、分解或其他吸熱反應,降低纖維表面及燃燒區域的溫度,降低可燃物表面溫度,有效地抑制可燃性氣體的生成,阻止燃燒的蔓延,最終破壞維持聚合物燃燒的條件,達到阻燃目的。如鋁、鎂及硼等無機阻燃劑,充分發揮其結合水蒸氣時大量吸熱的特性,提高自身的阻燃能力。
1.2.4 自由基控制機理
根據燃燒的鏈反應理論,維持燃燒的是自由基。阻燃劑在氣相燃燒區捕捉燃燒反應中的自由基,阻止火焰的傳播,使燃燒區的火焰密度下降,最終使燃燒反應速度下降直至終止。如含鹵阻燃劑的蒸發溫度和聚合物分解溫度相同或相近,當聚合物受熱分解時,阻燃劑也同時揮發出來,此時含鹵阻燃劑與熱分解產物同時處于氣相燃燒區,鹵素便能夠捕捉燃燒反應中的自由基,阻止火焰的傳播,使燃燒區的火焰密度下降,最終使燃燒反應速度下降直至終止[6-7]。
1.2.5 催化脫水機理
阻燃劑在高溫下生成具有脫水能力的羧酸、酸酐等,與纖維基體反應促進脫水炭化,減少可燃性氣體的生成。
2 阻燃紡織品的加工方法
研究織物的阻燃技術是指通過物理或化學的方法賦予織物一定的阻燃性能,降低材料的可燃性,減慢火焰蔓延速度,其實質是破壞織物中纖維的燃燒過程。近年來,世界各國主要從以下兩個方面來開展對織物阻燃技術的研究:一是生產阻燃纖維;二是對織物進行阻燃整理[8-9]。
2.1 阻燃纖維的制造
纖維阻燃的途徑是阻止或減少纖維熱分解,隔絕或稀釋氧氣,快速降溫使其終止燃燒。為實現上述目的,一般是將有阻燃功能的阻燃劑通過聚合物聚合、共混、共聚、復合紡絲、接枝改性等加入到化纖中或用后整理方法將阻燃劑涂在纖維表面或滲入纖維內部。在實際應用中,往往采用多種阻燃劑,以兩種以上方式協同效應達到阻燃效果。
2.1.1 共聚法
現行的阻燃腈綸和滌綸大多數采用共聚方法生產,其技術已較成熟。由于阻燃元素結合在成纖高分子鏈上,因此阻燃性能持久,對纖維的其他性能影響較小,采用這種方法生產的阻燃腈綸通常稱為改性腈綸。
2.1.2 共混法
共混法技術具有生產簡便、品種更換靈活等特點,因此是阻燃纖維開發的重要技術路線,幾乎所有阻燃化學纖維均可采用這種方法制備。
2.1.3 接枝法
主要用于制備阻燃滌綸或混紡織物,其方法有化學法、輻射法和等離子體法,接枝體都為具有不飽和雙鍵的化合物。接枝法技術使用靈活,既可用于纖維也可用于織物的阻燃,但因成本高、設備較復雜而還沒有工業化。
2.1.4 皮芯復合紡絲法
以共混或共聚阻燃高聚物為芯、普通高聚物為皮,通過復合紡絲制成的阻燃復合纖維可避免阻燃纖維變色和耐光性差的問題,提高阻燃性能的穩定性和染色性能,但加工設備要求高。
2.1.5 本質阻燃纖維
按性能分類,阻燃纖維可分為阻燃常規改性纖維和阻燃高性能纖維,阻燃常規改性纖維以阻燃滌綸和腈綸產量最大,由于航空航天等尖端高技術和軍事工業發展的需要,阻燃高性能纖維得到越來越廣泛的應用。阻燃高性能纖維主要包括芳香族聚酰胺Nomex和Kevlar,聚酰亞胺如法國的Kermal,聚砜酰胺,聚芳酣,聚酚醛樹脂,聚四氟乙烯,以及陶瓷、玻璃等纖維。
2.2 織物的阻燃整理
織物的阻燃整理是通過吸附沉積、化學鍵合、粘合作用使阻燃劑覆在織物上。當遇到火種時發生物理和化學反應,從而達到阻燃效果。
2.2.1 噴涂
適宜于不需洗滌織物或洗滌次數極少的裝飾織物和建筑用織物,如地毯、墻布等。噴涂加工后一般不經水洗等后處理,對阻燃劑的選擇要求不高,工藝簡單,操作簡便。
2.2.2 浸軋和浸漬
適宜于加工睡衣、床上用品和家具用品等,也可加工外衣。要求阻燃劑的耐洗牢度優良。可結合其他特種功能――浴浸軋型整理,也可分步加工。此種加工方式工藝復雜,適用范圍廣,成本較噴涂高。
2.2.3 涂層
適宜于加工勞動保護服,以及裝飾織物。對阻燃劑的選擇要求較高,要求阻燃性和耐熱性好。在加工過程中,一般與其他特種功能涂層同時進行。
3 阻燃織物的測試
GB/T17591―2006《阻燃織物》標準規定了阻燃織物的產品分類、技術要求、試驗方法、檢驗規則、包裝和標志,適用于裝飾用、交通工具內飾用、阻燃防護服用的機織物和針織物。
3.1 評判標準
評判織物的阻燃性能通常采用兩種標準:一是從織物的燃燒速度來進行評判,即經過阻燃整理的面料按規定的方法與火焰接觸一定的時間,然后移去火焰,測定面料繼續有焰燃燒的時間和無焰燃燒的時間,以及面料被損毀的程度。有焰燃燒的時間和無焰燃燒的時間越短,被損毀的程度越低,則面料的阻燃性能越好;反之,則表示面料的阻燃性能不佳。
另一種是通過測定樣品的極限氧指數來進行評判。面料燃燒都需要氧氣,氧指數LOI是樣品燃燒所需氧氣量的表示,故通過測定氧指數即可判定面料的阻燃性能。氧指數越高則說明維持燃燒所需要的氧氣濃度越高,即表示越難燃燒。該指數可用樣品在氮、氧混合氣體中保持燃燒所需氧氣的最小體積百分數來表示。從理論上講,紡織材料的氧指數只要大于21%,其在空氣中就有自熄性。根據氧指數的大小,通常將紡織品分為(LOI35%)4個等級。事實上,幾乎所有常規紡織材料都屬易燃或可燃的范圍。
3.2 測試方法
燃燒試驗方法主要用來測試試樣的損毀長度、面積,續燃時間和陰燃時間,火焰蔓延速率等指標。
根據試樣與火焰的相對位置,可分為垂直法、傾斜法和水平法。國際上對紡織材料的燃燒性能測試方法的標準化已經相當全面和完善,包括ISO、ASTM、BS、JIS在內的國際和國外先進標準都各自有10余項相關的測試方法標準,如:GB/T5454―1997《紡織品燃燒性能試驗氧指數法》、GB/T5455―1997《紡織品燃燒性能試驗垂直法》、GB/T5456―2009《紡織品燃燒性能試驗垂直方向火焰蔓延性能的測定》,GB14645《紡織織物 燃燒性能 45°方向損毀面積和接焰次數測定》,FZ/T01028《紡織織物 燃燒性能測定 水平法》等。
中國目前對于服裝阻燃性能的測試主要采用GB/T5455―1997《紡織品燃燒性能試驗垂直法》。其原理是將一定尺寸的試樣垂直于規定的燃燒試驗箱中,用規定的火焰點燃12 s除去火源后,測定試樣的續燃時間和陰燃時間,陰燃停止后,按規定的方法測出損毀長度。
4 阻燃紡織品的發展趨勢
隨著紡織技術的快速發展,我國的阻燃紡織品近年來也獲得了長足的進步,并呈現出不同的發展趨勢。
4.1 功能復合化
阻燃功能紡織品除早期的阻燃防熱輻射、阻燃抗靜電以外,近年來根據紡織品面料應用場所不同提出了新的要求,如日本專利報道的用于浴室等潮濕環境下的窗簾、帷幕等,除阻燃外,還要求防霉和拒水;用于服用、沙發和床單等面料要求阻燃外還需具有衛生保健功能。在軍事領域,作戰服和軍事裝備的偽裝材料不僅要求具有阻燃性,還要求具有防偽功能。在我國,阻燃抗靜電紡織品研究較成熟,對阻燃拒水和拒油產品也有研究,具有衛生保健功能的紡織品開發值得關注。
4.2 綠色環?;?/p>
阻燃纖維的綠色化,是指減少生產過程對環境和操作人員的毒害作用,防止纖維對穿用人產生不良影響,火災發生時,不會產生“二次毒害”。這是因為,阻燃纖維所用阻燃劑一般含有鹵、磷、硫等元素,大都具有較大的毒性,在阻燃劑合成和纖維生產過程中會對操作人員產生一定的毒害作用,其“三廢”的排放會帶來較嚴重的環境污染。從環境保護、人類安全和阻燃效率的角度出發開發無鹵、高效、低煙、低毒的環境友好型阻燃紡織品是未來的發展趨勢。有機硅系阻燃劑作為典型的無鹵阻燃劑,具有高效、無毒、低煙、無污染的特點,并具有改善分散性和加工性能的特點。
4.3 高技術化
高技術纖維是隨著高新產業的發展需要而開發出來的一系列具有高性能、高功能的纖維。高技術纖維在生產工藝中應用發展了一系列新技術,如靜電紡絲、凝膠紡絲、膜裂紡絲、液晶紡絲、離心紡絲等,給合成纖維工業帶來新的生命。高技術耐高溫阻燃纖維是其中的一個重要分支,高技術型阻燃纖維由于自身獨特的化學結構,無須添加阻燃劑或進行改性,本身就具有耐高溫阻燃的特性。如聚丙烯腈預氧化纖維(OPANF)、聚苯并咪唑(PBI)纖維、聚間苯二甲酞二胺(MPIA)纖維、三聚氰胺縮甲醛纖維(MF)等。
4.4 舒適型阻燃纖維
在高溫、強熱輻射及有明火的環境中,作業人員必須穿著阻燃防護服或熱防護服。在上述條件下,人的熱負荷過高,難以長時間堅持正常的工作效能。因此對于阻燃紡織品而言,必須兼顧紡織品的舒適性。對于阻燃纖維而言則應兼顧阻燃性能、可紡性能和熱濕舒適性能。
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阻燃纖維范文5
關鍵詞:裝飾織物;阻燃;熱重分析
中圖分類號:TU38 文獻標識碼:A
1概述
隨著城市化進程的不斷加快,無論是在居民家庭、辦公場所,還是在賓館飯店、歌舞劇院,各種裝飾織物被廣泛應用,然而隨著裝飾織物在人們日常生活中的應用范圍及數量日益增加,隨之也帶來了極大的火災隱患。因此,對織物進行阻燃研究,減少其燃燒危險性以及燃燒時有毒氣體的釋放,能使其成為既美觀又安全的裝飾品。
2織物的阻燃機理
長期以來,經過人們的不斷研究,總結出對于織物阻燃整理的阻燃機理,有覆蓋作用、氣體作用、散熱作用、催化脫水作用等。
(1)覆蓋作用。即在織物表面形成一個保護覆蓋層,這種覆蓋層的作用是阻隔燃燒傳播所需的氧氣和捕獲纖維熱解時生成的可燃揮發性產物。
(2)氣體作用。一種作用是纖維阻燃劑受熱時能分解出不燃性氣態產物,這類氣體能在阻燃織物周圍擴散并稀釋大氣中的氧濃度,從而使燃燒中斷;另一種作用是阻燃劑受熱時能形成自由基捕獲劑,捕獲燃燒鏈中極為活潑的自由基,使燃燒鏈式反應中斷。
(3)散熱作用。主要是利用阻燃劑的熔化和升華吸熱,將傳遞到織物上的熱量消耗,使得織物達不到燃燒溫度。
(4)催化脫水作用。其主要是加快燃燒過程中織物的炭化,以減少其可燃物的生成量,在燃燒鏈中切斷可燃物這一環。
3熱重分析法(TGA)
熱重分析法(TGA)是通過測量試樣在受熱或等溫過程中質量的變化,從而研究或測定在受熱過程中發生的伴隨有質量變化的反應或物質,它是研究紡織材料熱學性質的重要手段。
本文即是利用熱重分析法,在對織物用不同阻燃配方整理后,利用熱重分析儀(TGA851e型)對未阻燃及阻燃后裝飾織物的熱解特性進行研究。
4阻燃劑的配制及阻燃方案
阻燃劑的配制和阻燃方案見表1。
表1阻燃劑的配制及阻燃方案
阻燃方案 阻燃劑配比(質量比) 水的用量
方案1 氯化銨 200g
方案2 硫酸銨 200g
方案3 尿素 200g
按照表1中的方案,將阻燃劑配制成10%的溶液,對織物進行阻燃整理,所得阻燃樣品分別標記為A1,A2,A3,未阻燃整理織物樣品標記為A0。
5織物的阻燃整理及實驗條件
(1)阻燃整理工藝流程:
浸軋阻燃整理液(1h)預烘(98~105℃,3min)焙烘(160℃,3min)水洗烘干(110℃,3min)
(2)實驗條件:
初始溫度30℃,終止溫度800℃,升溫速率15℃/min,天平保護性氣體N2,流量30mL/min,反應性氣體N2,流量30mL/min。
6空白織物和阻燃織物熱解過程分析
纖維素的熱解是個相當復雜的過程,其中涉及到許多物理、化學變化。一般的,纖維素纖維的熱解反應分兩個方向:一是纖維素脫水炭化,產生水、二氧化碳和固體殘渣;另一種是纖維素通過解聚生成不揮發的液體左旋葡萄糖,而后,左旋葡萄糖進一步熱解,生成低分子量的熱解產物并形成二次焦炭。在氧的存在下,左旋葡萄糖熱解產物發生氧化,燃燒生成大量的熱,又引起更多纖維素發生熱解。
圖1所示是未阻燃整理樣品(即A0)的熱解曲線。
初始熱解階段溫度范圍為90~322.52℃,這個階段是纖維素熱解的開始,主要表現為纖維物理性能的變化及少量失重,失重率為6.8292%;322.52~439.72℃屬于主要熱解階段,這一階段的失重速率很快,失重量很大,失重率為75.0249%,出現最大失重時的峰值溫度Tmax為378.85℃439.72~800℃屬于殘渣熱解階段,熱解進行到該階段后,脫水、炭化熱解反應的方向更加明顯,纖維素燃燒殘渣繼續脫水、脫羧,放出水和二氧化碳等,并進行重排反應,形成雙鍵、羰基和羧基產物,殘渣中碳含量越來越高,但只表現出少量失重,失重率僅為4.1791%
通過對氯化銨阻燃整理的織物(即樣品A1)進行熱解實驗,得到曲線如圖2所示。
由圖中可以看出,該阻燃織物初始熱解階段溫度范圍為79.25~311.45℃,失重率為7.4477%;主要熱解階段溫度范圍為311.45~389.25℃,失重率為65.3310%,最大失重所對應的峰值溫度Tmax為373.75℃;殘渣熱解階段溫度范圍為389.25~800℃,失重率為10.2554%。
通過對硫酸銨阻燃整理的織物(即樣品A2)進行熱解實驗,得到曲線如圖3所示。
由圖中可以看出,阻燃樣品三個熱解階段的溫度范圍及失重率分別為:初始熱解階段溫度范圍為87~280.75℃,失重率為5.1386%;主要熱解階段溫度范圍為280.75~389.25℃,失重率為67.0764%,最大失重所對應的峰值溫度Tmax為366.00℃;殘渣熱解階段溫度范圍為389.25~800℃,失重率為10.6928%。
氯化銨及硫酸銨均屬于路易斯酸,其對織物的阻燃作用主要是在酸催化下促進纖維的脫水炭化,以減少燃燒產物中可燃性揮發物的量。二者的阻燃機理見下面的公式:
生成的(H:O:MX)離子,可以捕獲反應中生成的活潑H+,并與其反應生成不活潑的水及MX,從而中斷了鏈式反應的進行,起到阻止火災蔓延的作用。
通過對尿素阻燃整理的織物(即樣品A3)進行熱解實驗,得到曲線如圖4所示。
由圖中可以看出,經尿素阻燃整理后的織物樣品三個熱解階段的溫度范圍及失重率分別為:初始熱解階段溫度范圍為80~319.5℃,失重率為18.9901%;主要熱解階段溫度范圍為319.5~397.00℃,失重率為57.6221%,最大失重所對應的峰值溫度Tmax為368.55℃;殘渣熱解階段溫度范圍為397.00~800℃,失重率為7.9389%。
尿素屬于含氮化合物,其能和纖維素作用,促進交聯成炭,降低織物的熱解溫度,而且在受熱時釋放出NH3,NH3為難燃性氣體,可以起到稀釋可燃氣體的作用。同時,NH3可以氧化成N2和N2O4等產物,從而抑制織物的繼續燃燒。但是像尿素這樣的含氮化合物,與磷系阻燃劑相比,阻燃作用較弱。
7阻燃效果比較
對樣品A1、A2、A3的TG及DTG曲線進行比較,得到圖5。
由圖可以發現,由于氯化銨與硫酸銨均屬路易斯酸,其對織物阻燃具有相同的阻燃機理,因此樣品A1、A2的TG曲線極為相似,而經尿素阻燃整理的樣品A3與二者差異較大。具體數據見表2。
由表可知,三種阻燃樣品的總失重率相近,分別為:83.5110%,83.8145%,85.5691%。從熱解溫度范圍來看,三種阻燃樣品的初始熱解階段及殘渣熱解階段的溫度范圍相近,但就主要熱解階段而言,樣品A2的熱解溫度范圍為280.75~389.25℃,而樣品A1、A3的熱解溫度范圍分別為311.45~389.25℃,319.50~397.00℃,且二者的峰值溫度均高于樣品A5。因此,氯化銨、硫酸銨、尿素三種阻燃劑中,硫酸銨的阻燃效果相對較好。
參考文獻
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阻燃纖維范文6
關鍵詞:滌綸;阻燃;技術
1、引言
近年來,隨著人們生活水平的提高,滌綸纖維作為重要的服裝材料而得到了廣泛地使用。然而,滌綸纖維的可燃性增加了其使用時發生火災的可能性。為了減少火災的發生,滌綸阻燃技術得到了快速的發展。滌綸阻燃技術的使用,有效地保障了滌綸材料使用的安全性,對促進滌綸的廣泛使用有著積極的作用。下面將來談談滌綸阻燃技術研究進展及發展趨勢。
2、滌綸阻燃方法
滌綸阻燃的方法多種多樣,按阻燃劑的引入方式和生產過程,可將滌綸的阻燃改性方法分為以下幾種:在縮聚階段或酯交換階段加人反應型阻燃劑進行共縮聚;加入添加型阻燃劑在熔融紡絲前向熔體中;以含有阻燃成分的聚酯與普通聚酯進行復合紡絲;在滌綸或織物上進行反應型阻燃劑接枝共聚;進行滌綸織物的阻燃后處理。前三種方法為原絲的阻燃改性,后兩種方法為表面處理改性。
能夠達到長久的阻燃效果是共聚法的主要優點,不會對織物的機械性能產生很大的影響,國外工業化的阻燃滌綸品種,主要采用就是共聚法阻燃改性方法,但共聚法也有其缺點,就是工藝相對比較復雜,而且開發成本較高;操作費用低和簡單易行是共混法的主要優點,但共混法難以找到合適的添加型阻燃劑,而且耐久阻燃性要遠差于共聚法,除此之外,共混阻燃改性還需要解決其毒性、界面相容性以及分散性等問題;復合紡絲阻燃改性一般都使用皮一芯型結構,是以共混型阻燃聚酯或共聚型為芯,普通聚酯為皮層復合紡制而成,這種紡絲方法適用于耐水解性比較差的,如部分膦共聚改性阻燃聚酯;接枝阻燃改性是使聚酯與乙烯基型的阻燃單體通過用化學引發劑、紫外線或高能電子束輻射發生接枝共聚的一種方法,該方法不但效果好而且而持久性強,但后接枝共聚和復合紡對生產成本和技術條件的要求都比較高,因此,難以被普遍采用;適用面廣、工藝簡單、成本低廉是后整理法的主要優點,同時,后整理法能夠滿足不同程度的阻燃要求,但其阻燃劑持久性不理想,而且用量較大,影響織物與纖維的強力和手感等物理機械性能,目前在滌綸阻燃后整理法仍是的重要方法之一,特別是含磷共聚型阻燃劑,其因具有發煙量低、效率高以及無毒等特點,而受到人們的廣泛關注。
3、滌綸纖維的燃燒及阻燃機理
3.1 滌綸纖維燃燒過程
在滌綸受熱分解的過程中會有大量的煙霧、熱量以及可燃性物質生成。在受熱的初始階段,分子中會有環狀低聚物生成,經過B-H的轉移生成乙烯基酯和羧酸,通過脫羧對苯二甲酸會生成二氧化碳、酸酐苯甲酸等,在乙烯基酯分子鏈之間會有鏈脫離過程和聚合反應的發生而生成環烯狀交聯結構,繼續降解則會生成一氧化碳、酸酐乙醛以及小分子的酮類物質等,同樣可能會有活潑的自由基產生。
3.2 滌綸纖維的阻燃機理
磷系阻燃劑是滌綸纖維所用的主要無鹵阻燃劑,磷系阻燃劑的阻燃機理是通過對聚合物炭化的促進,減少可燃性氣體的生成量,從而起到阻燃的作用。磷系阻燃劑改性的阻燃滌綸燃燒的過程中,生成在其燃燒表面的無定形碳能有效地將氧氣以及熱量與燃燒表面進行隔絕,此外,磷酸類物質在分解過程中會吸收大量的熱量,對聚酯的降解反應也起到了一定的抑制作用。
4、鹵系和磷系阻燃劑及其阻燃改性
4.1 共混型鹵系阻燃劑
溴代物是滌綸阻燃處理的鹵素化合物中最為主要的一種。溴類阻燃劑的應用比較廣泛,主要是因為其阻燃效果好,而且添加量也相對較小。上世紀開發了許多共混型芳香族溴系阻燃劑和阻燃聚酯纖維,它主要是用溴二苯醚作為阻燃添加劑與聚酯共混紡絲而成。所有的溴系阻燃劑當中,含溴量最高的為十嗅二苯醚,其分解溫度一般都高于350℃,而且具有極佳的熱穩定性、較高純度以及燃燒時過程中不會有大量的有毒氣體產生。
4.2 共聚型鹵系阻燃劑
盡管鹵素阻燃劑具有較好的阻燃效果,但其也存在許多不足之處,如在滌綸紡絲的過程中,鹵素阻燃劑會嚴重腐蝕噴絲板和設備,通常會降低滌綸的耐光牢度,一旦有光照射到染料,就會使其與溴化物發生反應,導致纖維變黃,顏色惡化。在燃燒時含鹵素的阻燃材料時,會有腐蝕性和刺激性的鹵化氫氣體放出,尤其是在高溫裂解或燃燒一些含鹵素類阻燃體系時,會導致有毒物質的產生,嚴重威脅生命與財產的安全,因此,無鹵化阻燃材料的使用比較廣泛。
4.3 共混型磷系阻燃劑
隨著人們環保意識的不斷增強以及對阻燃材料和火災研究的不斷深入,越來越重視具有低毒及低煙的磷系阻燃劑。磷的質量百分含量為5%時就會導致滌綸產生自熄的行為,而在同等的條件下,溴的質量百分含量要占到17%左右才會導致滌綸產生自熄的行為。磷系阻燃劑的綜合性能比較強,磷系阻燃劑不但可以避免由鹵素阻燃劑引起的纖維脆性增加、顏色惡化以及耐光牢度降低等問題,通常還會改善纖維的染色性能和色澤。目前磷系阻燃劑主要包括膦酸衍生物、膦酸酯類以及磷酸醋等。早期磷系阻燃劑通常都是使用磷酸酯作為滌綸的阻燃劑,但是這類阻燃劑的相容性較差,揮發性較大,耐熱性也比較差,燃燒過程中會生成滴落物,其阻燃劑含磷量與其阻燃效果成正比。隨著高相對分子質量磷系阻燃劑的廣泛使用,將會逐漸淘汰這類高揮發性添加劑。
4.4 共聚型磷系阻燃劑
近年來,含磷共聚改性型阻燃滌綸越來越多的人們的關注,具有雙反應團的磷系反應型阻燃劑竣酸烷基膦酸己研制成功,并開始了工業化的生產。它是一種白色晶體,主要是由不飽和脂肪酸以及苯基磷化物等合成的,含磷量為14.2%,熔點為156~158℃,具有較好的熱穩定性,分解溫度在275℃以上。由于具有較低的分解溫度,因此必須將聚合溫度控制在270℃以下,否則會對聚酯切片的質量和聚酯的縮聚工藝產生一定的影響。雖然在使用磷系阻燃劑時不會導致有毒物質的產生,但阻燃劑的生產過程以及各種中間體都具有毒性。人們對硅系阻燃劑及其它無機阻燃劑的研究與應用也越來越重視。無機阻燃劑不僅廉價安全,而且無毒、無煙、無腐蝕性,如碳黑、陶瓷硼酸以及云母等無機物也被用于滌綸的阻燃改性。
5、阻燃技術展望
5.1 法規的健全
實踐證明,阻燃劑、阻燃材料和阻燃技術的發展與一個國家阻燃法規的健全與否有非常密切的關系。一般規律為,如果一個國家有嚴格的法規,那么該國的阻燃技術發展較好。阻燃技術在我國已引起重視,現正需要按照我國的實際情況,并參照國外實際經驗,逐步制訂各項阻燃產品和測試方法的標準。
5.2 開發微?;夹g
顆粒越細,對材料的物理機械性能影響越小。許多廠家研究改進生產進程,以獲得細顆粒的無機阻燃劑,也進行顆粒形態和級配控制,以使材料獲得較好的流動性。
5.3 阻燃劑的微膠囊化
膠囊可防止阻燃劑與材料直接接觸,并可解決阻燃劑的遷移問題和改善材料的加工流動性。目前許多廠家研究此領域,但尚無工業產品間世。一般用兩種方法,即分散包覆法和載體包覆法,前者是選擇一種可燃性小、溶解度參數與所配合樹脂相匹配的材料,如硅膠、聚乙烯醇、羧甲基纖維素、按乙基纖維素、有機硅、環氧樹脂、水溶性脈醛樹脂和三聚氰胺一甲醛樹脂;后者將液態或熔融阻燃劑吸入多孔載體中,多孔載體如果也是阻燃劑則更好。
5.4 研究阻燃體系協同作用
常用的是銻-鹵、磷-鹵和磷-氮體系,其實遠不止這些。國外很多制造廠是將阻燃劑進行復配,以達到降低阻燃劑用量,提高阻燃劑性能的目的。這不僅可降低阻燃材料價格,而且可使阻燃材料的物理機械性能損失減到最小程度。