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        棉織物的3-氨丙基三乙氧基硅烷阻燃整理

        2021-11-03 01:41:46劉淑萍劉讓同胡澤棟耿長軍
        紡織學(xué)報(bào) 2021年10期
        關(guān)鍵詞:增加率殘?zhí)?/a>棉織物

        劉淑萍,李 亮,劉讓同,胡澤棟 ,耿長軍

        (1.中原工學(xué)院,河南 鄭州 450007;2.紡織服裝產(chǎn)業(yè)河南省協(xié)同創(chuàng)新中心,河南 鄭州 450007;3.河南省功能紡織材料重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,河南 鄭州 450007)

        棉織物具有吸濕透氣、穿著舒適、易染色等特點(diǎn),在服裝和家居中應(yīng)用廣泛,但其屬于易燃產(chǎn)品,在燃燒時(shí)產(chǎn)生大量的熱和易燃?xì)怏w,給人們的生命財(cái)產(chǎn)造成了巨大的威脅,因此,賦予棉織物一定的阻燃性成為人們關(guān)注的熱點(diǎn)[1-2]。

        材料的阻燃主要通過降低其可燃性、縮短燃燒時(shí)間、延緩火焰蔓延速度及減少產(chǎn)熱等實(shí)現(xiàn)。棉織物的阻燃也主要從以下方面進(jìn)行:1)利用阻燃劑在燃燒時(shí)吸熱并釋放出不可燃?xì)怏w,降低火焰區(qū)溫度和可燃性氣體濃度,實(shí)現(xiàn)阻燃[3-4];2)利用阻燃劑吸熱后產(chǎn)生的自由基捕捉棉織物燃燒時(shí)產(chǎn)生的高能量自由基,抑制或阻斷織物燃燒的連鎖反應(yīng),實(shí)現(xiàn)阻燃的效果[5];3)利用阻燃劑在高溫作用下能在織物表面形成隔熱層,減少棉織物與燃燒區(qū)之間的可燃性氣體以及熱量和能量的傳遞,抑制織物的吸熱裂解,達(dá)到阻燃的目的[6]。常用的阻燃方法有浸軋烘焙法[7-8]、浸漬烘燥法[9-11]、溶膠-凝膠法[12-13]、層層自組裝法[14-16]。其中層層自組裝法的阻燃機(jī)制是不同物質(zhì)間通過氫鍵、配位鍵、靜電作用或疏水作用等在基質(zhì)表面形成具有特定功能的薄膜[17-18],該技術(shù)具有設(shè)備簡單、操作方便的特點(diǎn),已被成功應(yīng)用于阻燃、抗菌、藥物緩釋、傳感等領(lǐng)域[19-21]。

        用于棉織物的阻燃劑種類眾多,不同阻燃劑的阻燃效果也不盡相同,由于多數(shù)單一阻燃成分阻燃劑的阻燃效果不理想,所以現(xiàn)在棉織物常用多種組分協(xié)同阻燃,特別是膨脹型阻燃劑的應(yīng)用日益廣泛,但隨著人們環(huán)保意識的提高,環(huán)保型的阻燃劑越來越受到歡迎。來自天然可再生材料的殼聚糖(CH),具有無毒、生物相容性好的特點(diǎn),常用于膨脹阻燃劑的碳源;聚磷酸銨(APP)具有無毒、熱穩(wěn)定性好、價(jià)格低的特點(diǎn),常用于膨脹型阻燃劑的酸源和氣源;硅系阻燃劑具有環(huán)境友好、熱穩(wěn)定性好及抑煙成炭的效果,也常用于棉織物的阻燃。但棉織物作為天然纖維織物,在通過后整理獲得阻燃效果的同時(shí),常存在阻燃耐水洗性差的問題。3-氨丙基三乙氧基硅烷(APTES)常用作偶聯(lián)劑改性材料的表面性能,提高無機(jī)材料與有機(jī)材料相容性[22-24],同時(shí)其分子中還含有硅元素,能提高材料的熱穩(wěn)定性。

        基于以上分析,本文在棉織物的阻燃整理中引入APTES,利用其分子結(jié)構(gòu)中特殊的兩親性,溶于水后的水解產(chǎn)物可與棉纖維中的羥基發(fā)生反應(yīng)生成硅醇縮合物的特點(diǎn),采用層層自組裝技術(shù)將其與APP和CH共同組裝到棉織物中,不僅在棉織物中引入硅元素,而且還在織物中引入氨基基團(tuán),在提高棉織物與阻燃劑反應(yīng)活性的同時(shí),提高織物阻燃的耐水洗性。

        1 實(shí)驗(yàn)部分

        1.1 實(shí)驗(yàn)材料及儀器

        棉織物:市售機(jī)織平紋坯布(145 g/m2,南京美棉紡織有限公司)。

        試劑:3-氨丙基三乙氧基硅烷(APTES,上海麥克林生化科技有限公司,質(zhì)量分?jǐn)?shù)98%);聚磷酸銨(APP,上海麥克林生化科技有限公司,聚合度>1 000);乙酸(天津市富宇精細(xì)化工有限公司,分析純);鹽酸(洛陽市化學(xué)試劑廠,質(zhì)量分?jǐn)?shù)36%~38%);氫氧化鈉(天津市恒興化學(xué)試劑制造有限公司,分析純);殼聚糖(CH,上海麥克林生化科技有限公司,脫乙酰度≥95%)。

        儀器:GZX-9140 MBE型電熱鼓風(fēng)干燥箱(上海博訊實(shí)業(yè)有限公司);E-201-C型精密酸度計(jì)、HH-2恒溫水浴鍋(上海歡奧科技有限公司);HZK-FA110 型電子天平(福州華志科學(xué)有限公司);H01-1G 型磁力攪拌器(上海梅浦儀器制造有限公司);TENSOR37型紅外光譜儀(德國布魯克光譜儀器公司);MCC-2型微型燃燒量熱儀(美國紐約Govmark公司);Q500型熱重分析儀(美國TA公司);LFY-601型垂直燃燒試驗(yàn)儀;LFY-605型極限氧指數(shù)儀(山東紡織科學(xué)有限公司);SIGMA500型掃描電鏡(德國卡爾蔡司公司);SW-2J型耐洗牢度測試儀(溫州大榮紡織儀器有限公司);OCA20型接觸角測量儀(德國Dataphysics公司);YG461E-III型全自動透氣量儀(寧波紡織儀器廠);Color I 7型臺式分光光度計(jì)(美國X-rite愛色麗公司);YG026 MD-250 型織物強(qiáng)力機(jī)(常州紡織儀器廠有限公司)。

        1.2 棉織物的前處理

        將棉織物放入質(zhì)量分?jǐn)?shù)為2%的氫氧化鈉溶液中,在70 ℃的水浴鍋中加熱30 min,然后用清水充分洗滌以去除織物上的漿料和雜質(zhì),最后放入溫度為60 ℃的鼓風(fēng)干燥箱內(nèi)干燥1 h。

        1.3 棉織物的阻燃整理

        1.3.1 阻燃劑溶液的配制

        APTES溶液的配制:配制質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別為2%、5%、8%、10%、13%的APTES溶液,用鹽酸將溶液的pH值調(diào)至3。

        殼聚糖溶液的配制:用質(zhì)量分?jǐn)?shù)為2%的乙酸溶液配制質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1%的殼聚糖溶液,使用磁力攪拌器攪拌1 h,靜置2 h,并用鹽酸將溶液的pH值調(diào)至5。

        APP溶液的配制:配制質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1%的聚磷酸銨溶液,用氫氧化鈉溶液將其pH值調(diào)至10。

        1.3.2 棉織物的自組裝阻燃整理

        APTES/APP/CH組裝:將預(yù)處理后的棉織物放入浴比為1∶20的APTES陽離子溶液中,浸泡15 min 后取出,用蒸餾水充分洗滌并干燥,然后再放入聚磷酸銨陰離子溶液中浸泡15 min,取出用蒸餾水充分洗滌并干燥,然后再放入殼聚糖陽離子溶液中浸泡15 min,水洗后干燥,最后再放入聚磷酸銨陰離子溶液中浸泡15 min,并再次水洗干燥,此1個(gè)循環(huán)記為1層(1BL),重復(fù)上述過程使之達(dá)到5BL。

        CH/APP組裝:采用上述同樣的浴比,將預(yù)處理的棉織物先放入CH陽離子溶液中浸泡15 min,水洗后干燥,再放入APP陰離子溶液中浸泡15 min,再次水洗干燥,此1個(gè)循環(huán)記為1層(1BL),重復(fù)上述過程使組裝層數(shù)達(dá)到5BL。

        1.4 測試與表征

        1.4.1 質(zhì)量增加率的測定

        分別稱取預(yù)處理后棉織物的干燥質(zhì)量m0和阻燃整理后棉織物的干燥質(zhì)量m1,然后按照下式計(jì)算質(zhì)量增加率

        1.4.2 化學(xué)結(jié)構(gòu)表征

        將阻燃整理前后的干燥棉織物剪碎,利用紅外光譜儀采用KBr壓片法測試其吸收光譜的變化。掃描范圍為4 000~400 cm-1,分辨率為4 cm-1。

        1.4.3 燃燒放熱行為測試

        微型燃燒量熱測試:參照ISO 5660-1-2002《燃燒性能測定 熱量釋放、煙霧產(chǎn)生和質(zhì)量的損失 第1部分:熱量釋放率》,利用微型燃燒量熱儀測試阻燃整理前后棉織物的燃燒放熱行為。樣品質(zhì)量為5 mg,混合流氛中各氣體的流速分別為氮?dú)饬魉?0 mL/min,氧氣流速20 mL/min,升溫速率為10 ℃/s。

        熱重分析測試:利用熱重分析儀測試不同APTES質(zhì)量分?jǐn)?shù)整理的織物在600 ℃時(shí)的殘?zhí)苛?,升溫速率?0 ℃/min。

        1.4.4 垂直燃燒法的阻燃性能測試

        參照GB/T 5455—1997《紡織品 燃燒性能試驗(yàn)垂直法》,利用垂直燃燒試驗(yàn)儀測試織物的阻燃性能。樣品大小為30 cm×8 cm,點(diǎn)燃時(shí)間12 s。

        1.4.5 極限氧指數(shù)測試

        參照GB/T 5454—1997《紡織品 燃燒性能試驗(yàn)氧指數(shù)法》,利用極限氧指數(shù)儀測試不同APTES質(zhì)量分?jǐn)?shù)整理織物的極限氧指數(shù)。樣品大小為12 cm×5.5 cm。

        1.4.6 燃燒后織物的表面形貌觀察

        將阻燃整理前后采用垂直燃燒法燃燒后的棉織物樣品干燥后進(jìn)行噴金處理,利用掃描電鏡觀察其表面形貌。

        1.4.7 耐水洗性測試

        按照AATCC 61—2013《耐洗色牢度:加速法》,利用耐洗牢度測試儀對不同APTES質(zhì)量分?jǐn)?shù)整理織物進(jìn)行水洗。洗滌劑質(zhì)量濃度為3.7 g/L,溫度為(40±2)℃,時(shí)間為45 min,洗滌5次。

        1.4.8 織物舒適性測試

        親水性測試:室溫條件下利用接觸角測量儀,采用懸滴法(水滴體積0.5 μL)測試織物的接觸角。

        透氣性測試:室溫條件下,參照GB/T 5453—1997《紡織品 織物透氣性的測定》,采用全自動透氣量儀測試織物的透氣性。測試壓降為100 Pa,面積為20 cm2,每個(gè)樣品測5次取平均值。

        1.4.9 織物白度測試

        參照GB/T 17644—2008《紡織纖維白度色度試驗(yàn)方法》,利用臺式分光光度計(jì)測試不同APTES質(zhì)量分?jǐn)?shù)整理織物的白度。測試溫度為室溫,每個(gè)樣品測5次取平均值,結(jié)果采用Hunter白度。

        1.4.10 織物力學(xué)性能測試

        參照GB/T 3923.1—2013《紡織品織物拉伸性能第1部分:斷裂強(qiáng)力和斷裂伸長率的測定(條樣法)》,利用織物強(qiáng)力機(jī)測試織物的斷裂強(qiáng)力,每個(gè)樣品測5次取平均值。

        2 結(jié)果與討論

        2.1 織物質(zhì)量增加率分析

        APTES的質(zhì)量分?jǐn)?shù)影響阻燃劑在織物上的自組裝,圖1示出了織物質(zhì)量增加率與APTES質(zhì)量分?jǐn)?shù)之間的關(guān)系??梢钥闯?,APTES質(zhì)量分?jǐn)?shù)和織物的質(zhì)量增加率幾乎呈線性關(guān)系,這是因?yàn)锳PTES質(zhì)量分?jǐn)?shù)大時(shí),水解生成的硅醇較多,其與棉織物上的羥基發(fā)生脫水反應(yīng)接枝到棉織物上的量也多。同時(shí),由于硅醇中含有氨基陽離子,其以靜電相互作用與APP和CH進(jìn)行自組裝,使組裝到織物上的APP和CH增加,織物的質(zhì)量增加率增大。

        圖1 APTES質(zhì)量分?jǐn)?shù)對織物質(zhì)量增加率的影響Fig.1 Effect of APTES mass fraction on fabric mass gain rate

        相對于APTES/APP/CH自組裝織物,同樣組裝層數(shù)的CH/APP整理織物,其質(zhì)量增加率僅為1.2%,低于加入APTES時(shí)的質(zhì)量增加率,這主要是由于CH/APP整理織物時(shí),CH與棉織物主要以氫鍵、范德華力等非鍵合作用相結(jié)合,而且CH的質(zhì)量分?jǐn)?shù)較低,組裝到織物上的量較少,與APP靜電作用也較弱引起的。

        2.2 織物紅外吸收光譜分析

        經(jīng)過不同質(zhì)量分?jǐn)?shù)APTES自組裝后的織物紅外吸收光譜如圖2所示。可以看出,相對于未整理織物,組裝后的織物在3 346 cm-1處由棉纖維大分子中羥基(—OH)的伸縮振動引起的特征吸收峰的峰型和峰強(qiáng)都有明顯的變化,但不同APTES質(zhì)量分?jǐn)?shù)整理的織物其峰型并無明顯變化,僅吸收峰的強(qiáng)度隨著APTES質(zhì)量分?jǐn)?shù)的增加略有減小,這主要是由于APTES水解生成的硅醇與纖維素大分子的羥基發(fā)生脫水反應(yīng)消耗了部分羥基造成的。位于2 912 cm-1處的吸收峰是由亞甲基(—CH2—)的伸縮振動引起的,其強(qiáng)度隨著APTES質(zhì)量分?jǐn)?shù)的增加出現(xiàn)了先略有增強(qiáng)又逐漸減弱的趨勢,增強(qiáng)的原因可能是由于APTES、CH中也存在較多的亞甲基,當(dāng)其加入后,使亞甲基的含量增加,所以吸收峰的強(qiáng)度增強(qiáng);減弱主要是由于當(dāng)APTES質(zhì)量分?jǐn)?shù)大時(shí),靜電誘導(dǎo)效應(yīng)增加,使亞甲基的伸縮振動強(qiáng)度減弱造成的。位于1 633 cm-1處的吸收峰是羥基的彎曲振動峰,經(jīng)過阻燃整理后其強(qiáng)度明顯減小,這是因?yàn)榻?jīng)過阻燃整理后,織物中的部分羥基與APTES水解生成的硅醇反應(yīng)使織物中的羥基數(shù)量減小造成的[25]。

        圖2 不同APTES質(zhì)量分?jǐn)?shù)整理織物的紅外吸收光譜圖Fig.2 Infrared spectra of fabrics assembled by different APTES mass fractions

        2.3 織物燃燒放熱行為及熱穩(wěn)定性分析

        織物的燃燒放熱行為可表征火災(zāi)時(shí)材料的危害程度。圖3和表1分別示出了不同APTES質(zhì)量分?jǐn)?shù)整理織物的熱釋放速率圖及相關(guān)的參數(shù)。

        圖3 不同APTES質(zhì)量分?jǐn)?shù)整理織物的熱釋放速率曲線Fig.3 Micro-combustion heat release rate curves of fabrics assembled by different APTES mass fractions

        表1 織物燃燒放熱及熱穩(wěn)定性參數(shù)Tab.1 Combustion heat release and thermal stability parameters of fabrics

        從圖3可以看出,隨著APTES質(zhì)量分?jǐn)?shù)的增加,織物在燃燒時(shí)的熱釋放能力(HRC)和達(dá)到熱釋放速率峰值的溫度(Tmax)逐漸減小,這是由于隨著APTES質(zhì)量分?jǐn)?shù)的增加,靜電作用增強(qiáng),織物中組裝阻燃劑的量增加,而APTES和殼聚糖的熱穩(wěn)定性較棉織物均略低,在燃燒過程中可作為阻燃體系中的炭源,在APP的脫水作用下,優(yōu)先脫水形成炭層,有利于燃燒初期在織物表面先形成保護(hù)層。熱釋放速率峰值(PHRR)隨APTES質(zhì)量分?jǐn)?shù)的增加而增加是由于此時(shí)除了有纖維素的熱分解放熱外,還有阻燃劑的熱分解放熱,APTES的質(zhì)量分?jǐn)?shù)大時(shí),組裝到織物中的阻燃劑的量也多,所以其PHRR也較大。熱重分析測試表明,織物經(jīng)過阻燃整理后其殘?zhí)苛看蠓黾?,從未整理?.6%增加到APTES質(zhì)量分?jǐn)?shù)為13%時(shí)的14.7%,但隨著APTES質(zhì)量分?jǐn)?shù)的增加,織物的殘?zhí)苛績H緩慢增加,這是因?yàn)榻?jīng)過阻燃整理后,在燃燒過程中APP作為酸源,能促使APTES形成硅炭層,CH形成炭層,起到隔絕氧氣和熱量的作用;同時(shí),APP和CH還可兼作氣源,放出不燃性氣體,稀釋可燃性氣體的濃度,即在燃燒過程中三者協(xié)同作用,起到膨脹阻燃的效果。對于總熱釋放量(THR)來說,APTES質(zhì)量分?jǐn)?shù)的增加對其影響不大,這說明在此質(zhì)量分?jǐn)?shù)范圍內(nèi)組裝時(shí),阻燃劑的量不足以影響織物的總熱釋放量。

        對CH/APP整理織物,同樣組裝層數(shù)時(shí),其HRC、PHRR及THR均比APTES/APP/CH整理時(shí)要大,且其在600 ℃時(shí)的殘?zhí)苛繛?0%,較APTES/APP/CH整理的織物要小。

        2.4 織物阻燃性能分析

        APTES質(zhì)量分?jǐn)?shù)影響織物的阻燃性能,表2和圖4分別示出不同APTES質(zhì)量分?jǐn)?shù)整理織物垂直燃燒時(shí)的阻燃指標(biāo)及燃燒后的殘?zhí)空掌?/p>

        表2 織物水洗前垂直燃燒參數(shù)和LOI值Tab.2 Vertical combustion parameters and LOI value of fabrics before washing

        圖4 不同APTES質(zhì)量分?jǐn)?shù)整理織物垂直燃燒后的殘?zhí)空掌現(xiàn)ig.4 Carbon residue pictures of fabrics treated by different APTES mass fraction after vertical combustion

        從表2可以看出:隨著APTES質(zhì)量分?jǐn)?shù)的增加,織物燃燒時(shí)的續(xù)燃時(shí)間逐漸縮短,從未整理時(shí)的8.15 s縮短至APTES質(zhì)量分?jǐn)?shù)為13%時(shí)的5.23 s,陰燃時(shí)間大幅縮短,從未整理時(shí)的20.32 s縮短至APTES質(zhì)量分?jǐn)?shù)為13%時(shí)的2.21 s,此外,LOI值增加。燃燒后的殘?zhí)繄D片表明:未整理棉織物燃燒后基本完全燒毀,僅有少量的殘余;而整理后的棉織物則較好地保存了原織物的形態(tài),并且APTES的質(zhì)量分?jǐn)?shù)越大,織物燃燒后的殘?zhí)啃螒B(tài)越完整,這是因?yàn)樽枞颊砜椢镌谌紵龝r(shí)APTES和CH可在APP的作用下于織物表面形成致密的硅碳保護(hù)層,隔絕了氧氣和熱量,有效地保護(hù)了織物的主體結(jié)構(gòu)。此外,隨著APTES質(zhì)量分?jǐn)?shù)的增加,織物的阻燃性能不斷改善,說明APTES質(zhì)量分?jǐn)?shù)大時(shí)靜電作用增強(qiáng),組裝到織物表面的阻燃劑較多。

        由圖4中殘?zhí)空掌梢钥闯?,CH/APP整理織物燃燒后的形態(tài)完整性比未整理織物要好,但比APTES/APP/CH整理織物差。此外,CH/APP整理織物的續(xù)燃時(shí)間和陰燃時(shí)間分別為7.55和14.46 s,比APTES/APP/CH整理的織物要長,其LOI值為19.0%,相當(dāng)于APTES質(zhì)量分?jǐn)?shù)為2%時(shí)整理的織物,這也說明加入APTES能提高織物阻燃性。

        2.5 水洗對織物阻燃性能的影響

        表3示出織物水洗后的阻燃性能指標(biāo)??梢钥闯?,雖然水洗后織物的各項(xiàng)阻燃指標(biāo)都有一定程度的降低,但仍優(yōu)于未整理織物,并且APTES質(zhì)量分?jǐn)?shù)越高,水洗后的阻燃效果也越好,這是由于APTES與棉織物的結(jié)合主要是以化學(xué)鍵合為主,但由于其與APP和CH的結(jié)合仍以分子間作用力為主,所以水洗后阻燃性能還會有明顯下降。

        表3 織物水洗后垂直燃燒參數(shù)和LOI值Tab.3 Vertical combustion parameters and LOI value of fabrics after washing

        對于CH/APP整理的織物來說,經(jīng)過同樣的洗滌程序后,阻燃性也出現(xiàn)了明顯的降低,同時(shí)其LOI值也降至了18.0%,這說明,僅CH/APP整理織物經(jīng)過洗滌后其阻燃效果下降更明顯。

        2.6 織物燃燒后的形貌分析

        為進(jìn)一步分析阻燃整理對棉織物燃燒性能的影響,對未整理織物、質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10%的APTES/APP/CH整理織物及CH/APP整理織物的垂直燃燒后的殘?zhí)窟M(jìn)行了掃描電鏡分析,其結(jié)果如圖5所示。可以看出:未整理織物燃燒后的殘?zhí)恐欣w維表面較光滑,呈卷曲蓬松狀;APTES/APP/CH阻燃整理織物燃燒后的殘?zhí)恐衅淅w維仍較好地保持原來的形態(tài)結(jié)構(gòu),且纖維之間有粘連現(xiàn)象,并且在纖維表面有少量顆粒狀物質(zhì);CH/APP阻燃整理織物的殘?zhí)恐欣w維形態(tài)較為松散且呈多個(gè)片段狀,這是因?yàn)榻?jīng)過APTES/APP/CH整理的織物在燃燒時(shí)由于表面阻燃劑間的協(xié)同效應(yīng)更顯著,在織物表面形成了均勻致密的硅炭層,有效地阻止了熱量和能量的傳遞,減少了織物的裂解,實(shí)現(xiàn)了膨脹阻燃的效果。

        圖5 不同整理織物垂直燃燒后殘?zhí)侩婄R照片(×20 000)Fig.5 SEM images of residual carbon by different treatments after vertical combustion (×20 000).(a)Untreated fabric;(b)APTES/APP/CH treated fabric;(c)CH/APP treated fabric

        2.7 織物舒適性分析

        圖6示出APTES質(zhì)量分?jǐn)?shù)對整理織物親水性和透氣性的影響。可以看出,織物的接觸角隨著APTES質(zhì)量分?jǐn)?shù)的增加逐漸減小,這主要是因?yàn)锳PP和CH都是親水性材料,隨著APTES質(zhì)量分?jǐn)?shù)的增加,二者組裝到織物上的量增加,使織物的親水性增加引起的。對透氣性來說,當(dāng)織物經(jīng)過整理后,其透氣率顯著降低,且隨著APTES質(zhì)量分?jǐn)?shù)的增加,其透氣率仍緩慢地降低,這是由于低分子物質(zhì)的引入使織物中紗線間,甚至是纖維間的孔隙減小造成的。

        圖6 不同APTES質(zhì)量分?jǐn)?shù)整理織物的接觸角和透氣率曲線Fig.6 Contact angle and permeability curves of fabrics assembled by different APTES mass fractions

        經(jīng)CH/APP整理織物的透氣率為136.91 mm/s,比未整理織物的143.86 mm/s要差,但優(yōu)于APTES 質(zhì)量分?jǐn)?shù)為2%時(shí)APTES/APP/CH整理的123.43 mm/s,其原因是APTES整理織物的質(zhì)量增加率大,對織物中的孔隙影響更大。CH/APP整理織物的接觸角為117.8°,接近未整理織物的118.4°,但優(yōu)于APTES質(zhì)量分?jǐn)?shù)為2%時(shí)APTES/APP/CH整理的115.2°,這是由于CH和APP都是親水性材料,將其整理到織物上時(shí)會影響織物的孔隙率及孔隙結(jié)構(gòu)進(jìn)而影響織物的吸濕性,所以其親水性接近于未整理織物;與APTES/APP/CH整理織物相比,因CH/APP整理織物時(shí)其質(zhì)量增加率小且整理時(shí)不消耗織物中的親水基團(tuán),所以其親水性優(yōu)于APTES/APP/CH整理的織物。

        2.8 織物白度和力學(xué)性能分析

        織物整理還會影響到織物的白度和力學(xué)性能,表4示出不同APTES質(zhì)量分?jǐn)?shù)整理后織物白度和斷裂強(qiáng)力的變化??梢钥闯?,隨著APTES質(zhì)量分?jǐn)?shù)的增加,織物的白度逐漸減小,這是由于APTES本身偏黃引起的??椢锏慕?jīng)、緯向斷裂強(qiáng)力隨APTES質(zhì)量分?jǐn)?shù)的增加表現(xiàn)出先減小后略有增加的趨勢,這是由于對織物進(jìn)行整理時(shí),整理液都具有一定的酸、堿性,織物在浸泡過程中會損傷織物的斷裂強(qiáng)力,但隨著APTES質(zhì)量分?jǐn)?shù)的增加,織物的斷裂強(qiáng)力略有上升,主要是由阻燃劑與織物之間有一定的相互作用引起的。

        表4 APTES質(zhì)量分?jǐn)?shù)對織物白度和斷裂強(qiáng)力的影響Tab.4 Effect of APTES mass fraction on whiteness and breaking strength of fabric

        織物經(jīng)過CH/APP整理后的白度與原棉接近,這主要是由于CH和APP都是白色粉末,所以對織物的白度影響不大。但CH/APP整理后織物的經(jīng)、緯向斷裂強(qiáng)力都較未整理織物有所減小,這也是由于整理織物的溶液有一定的酸堿性造成的,但其損傷程度要比APTES/APP/CH整理的織物小,這是因?yàn)镃H/APP整理時(shí)的整理時(shí)間較短。

        3 結(jié) 論

        1)采用APTES/APP/CH自組裝法對棉織物進(jìn)行阻燃整理時(shí),棉織物的質(zhì)量增加率隨APTES質(zhì)量分?jǐn)?shù)的增加呈線性增加,并且經(jīng)過整理后的棉織物在燃燒過程中充分發(fā)揮了阻燃層隔絕氧氣與熱量的作用,使其在燃燒后仍保留有較為完整的形態(tài)。

        2)隨著APTES質(zhì)量分?jǐn)?shù)的增加,織物在燃燒時(shí)的熱釋放能力和達(dá)到熱釋放速率峰值的溫度逐漸減小,熱釋放速率峰值和殘?zhí)苛吭黾?,總熱釋放量變化不明顯,但織物的續(xù)燃時(shí)間和陰燃時(shí)間縮短,LOI值增加,降低了由棉織物引發(fā)火災(zāi)的危險(xiǎn)性,并且織物經(jīng)過水洗后仍具有一定的阻燃性能。

        3)經(jīng)過整理的織物,隨著APTES質(zhì)量分?jǐn)?shù)的增加,其親水性增加,透氣性、白度和斷裂強(qiáng)力都有所降低。

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