紡織品易燃燒，在使用過程中往往由于燃燒而造成嚴(yán)重的生命、財(cái)產(chǎn)損失．隨著科技的發(fā)展，人們對(duì)紡織品應(yīng)用要求越來越高．水性聚氨酯是一種具有優(yōu)良性能的高分子材料，作為織物涂層劑已得到廣泛應(yīng)用，將水性聚氨酯涂層劑進(jìn)行阻燃化處理成為一個(gè)重要的研究方向．

      水性聚氨酯（ＰＵ）以水為分散介質(zhì)，不僅具有類似溶劑型聚氨酯高強(qiáng)度、耐摩擦等性能，還具有不燃、氣味小，無毒、無污染等優(yōu)點(diǎn)，且生產(chǎn)安全性高．

      本文以聚碳酸亞丙酯多元醇為原料，以聚磷酸銨、三聚氰胺、季戊四醇為阻燃劑，以二甲基硅油和氫氧化鎂為協(xié)效劑，合成阻燃聚氨酯涂層膠．該膨脹型阻燃涂層膠是一種新型無鹵環(huán)保型阻燃涂層膠，其在燃燒過程中低煙、低毒、無融滴．

１．1 測(cè)試方法

      （１） 物阻燃性能和耐洗牢度 按照國(guó)家標(biāo)準(zhǔn) ＧＢＩＴ５４５５—１９９７《紡織品織物阻燃性能測(cè)定垂直法》對(duì)整理后織物阻燃性能進(jìn)行測(cè)試．采用皂堿法對(duì)整理后織物耐洗牢度進(jìn)行測(cè)試．

      （２） 物增重率 經(jīng)阻燃膠整理后的試樣，待其重量平衡時(shí)測(cè)其質(zhì)量．

       增重率（％）＝［（ｍ１－ｍ０）／ｍ０］×１００％，

       式中，ｍ０ 為整理試驗(yàn)前試樣質(zhì)量；ｍ１ 為整理后試樣質(zhì)量．

      （３） 物白度 使用織物 ＷＳ－ 全自動(dòng)白度測(cè)試儀．將織物疊成４層（織物表面紋路方向盡可能一致，織物平整），待儀器校準(zhǔn)后，將疊好的織物夾到測(cè)試孔處白度測(cè)試儀上，儀器將自動(dòng)顯示數(shù)據(jù)，每塊布測(cè)試４次，記錄數(shù)據(jù)．

      （４） 物斷裂 力 使用電子織物強(qiáng)力測(cè)試儀，將織物剪成３００ｍｍ×５０ｍｍ 的規(guī)格，夾到強(qiáng)力儀上進(jìn)行測(cè)試，測(cè)試３次，記錄數(shù)據(jù)［７］．

      （５）手感的 定 由５人分別觸摸評(píng)定，評(píng)定結(jié)果共分為 （與未經(jīng)助劑處理的原樣相比）柔軟、較軟、不變、較硬和硬等５個(gè)級(jí)別．

２ 結(jié)果與討論

２．１ 阻燃劑各原料質(zhì)量比的優(yōu)選

      按照１．２的合成工藝及１．３阻燃涂層膠的整理工藝，阻燃劑的用量為水性聚氨酯含固量的４０％，改變阻燃劑（聚磷酸銨 三聚氰胺 季戊四醇）各原料的質(zhì)量比，對(duì)滌綸織物進(jìn)行阻燃整理，并測(cè)試阻燃效果，實(shí)驗(yàn)結(jié)果見表１．

      后脫水交聯(lián)形成炭，同時(shí)三聚氰胺（發(fā)泡劑）受熱分解時(shí)釋放大量的氣體稀釋空氣中氧氣的濃度以及促使炭化層膨脹，起到阻隔熱能向基材的傳遞的作用，從而達(dá)到阻燃的效果．由表１可以看出，聚磷酸銨、三聚氰胺、季戊四醇三者配比發(fā)生變化時(shí)對(duì)織物阻燃效果有很大影響．故只有在合理使用三者配比的前提下，才能使阻燃效果達(dá)到最佳．最終確定聚磷酸銨、三聚氰胺、季戊四醇的最佳質(zhì)量比為３０∶１５∶１５．

２．２ 阻燃劑用量的優(yōu)選

      在阻燃整理工藝中，阻燃劑的用量（相對(duì)于水性聚氨酯含固量的用量）直接影響阻燃產(chǎn)品性能的好壞．根據(jù)實(shí)驗(yàn)取聚磷酸銨、三聚氰胺、季戊四醇質(zhì)量比為３０∶１５∶１５，按照 １．２的合成工藝及 １．３阻燃涂層膠的整理工藝，改變阻燃劑在阻燃聚氨酯涂層膠中的用量，對(duì)滌綸織物進(jìn)行阻燃整理，并測(cè)試阻燃效果，實(shí)驗(yàn)結(jié)果見表２．

      由表２可以看出，在織物增重率基本相近的情況下，阻燃涂層膠中不含阻燃劑時(shí)，滌綸的阻燃性很差，隨著阻燃劑用量的增加，阻燃效果明顯提高，但織物的斷裂強(qiáng)力明顯下降，這是由于阻燃劑破壞了聚氨酯膠體固化交聯(lián)的完整性所致．綜合考慮，確定阻燃劑的最佳用量為水性聚氨酯含固量的４０％．

２．３ 增重率對(duì)阻燃效果的影響

      根據(jù)實(shí)驗(yàn)取聚磷酸銨、三聚氰胺、季戊四醇質(zhì)量比為３０∶１５∶１５，阻燃劑用量為水性聚氨酯含固量的４０％，按照１．２的合成工藝及１．３阻燃涂層膠的整理工藝，改變經(jīng)阻燃整理后織物增重率，對(duì)滌綸織物進(jìn)行阻燃整理，并測(cè)試阻燃效果，實(shí)驗(yàn)結(jié)果見表３．

      由表３可以看出，隨著整理后滌綸增重率的增加，整理后滌綸在燃燒過程中損毀炭長(zhǎng)減小，陰燃時(shí)間變短．當(dāng)增重率大于１２０％時(shí)，整理后織物阻燃效果無明顯提高，且此時(shí)織物手感有所下降，綜合考慮各項(xiàng)因素，確定織物最佳增重率為１２０％．

２．４ 二甲基硅油的優(yōu)選

      二甲基硅油本身具有一定阻燃性，同時(shí)，在聚磷酸銨及其組成的膨脹型阻燃體系中加入有機(jī)硅阻燃劑，還能使聚磷酸銨的熱穩(wěn)定性提高１７～３１，從而提高其阻燃性能．本實(shí)驗(yàn)采用二甲硅油作為聚氨酯阻燃涂層膠的協(xié)效劑，以其用量為變量，其他工藝條件同實(shí)驗(yàn)２．３，對(duì)滌綸織物進(jìn)行阻燃整理，并測(cè)試阻燃效果，結(jié)果見表４．

      由表４可以看出，隨著二甲基硅油用量的增加，滌綸整理織物在燃燒過程中的損毀炭長(zhǎng)減小，續(xù)燃時(shí)間變短，因?yàn)槎谆栌退械墓柩蹑湽?jié)具有一定的阻燃作用，阻燃機(jī)理屬于凝聚相阻燃機(jī)理，即通過生成裂解炭層和提高炭層的抗氧化性實(shí)現(xiàn)其阻燃功效．故當(dāng)二甲基硅油含量增高時(shí)，整理后的滌綸織物阻燃性能提高，同時(shí)當(dāng)引入二甲基硅油時(shí)能夠顯著提高整理后織物的柔軟性能．當(dāng)其用量繼續(xù)增大時(shí)，阻燃效果無明顯變化，綜合考慮各項(xiàng)因素，確定二甲基硅油最佳用量為５％．

２．５ 氫氧化鎂的優(yōu)選

      氫氧化鎂屬于無機(jī)阻燃劑，在燃燒時(shí)不產(chǎn)生有毒氣體，環(huán)保抑煙．本實(shí)驗(yàn)采用氫氧化鎂作為聚氨酯阻燃涂層膠的協(xié)效劑，以其用量為變量，其他工藝條件同實(shí)驗(yàn)２．３，對(duì)滌綸織物進(jìn)行阻燃整理，并測(cè)試阻燃效果，結(jié)果見表５．

      由表５可以看出，隨著氫氧化鎂用量的增加，整理后滌綸損毀炭長(zhǎng)變短，白度增加．因?yàn)闅溲趸V分解過程中釋放出的大量水蒸氣沖淡了聚合物表面附近的氧氣和可燃?xì)怏w的濃度，使織物表面燃燒較難進(jìn)行；氫氧化鎂有利于形成表面炭化層，阻止氧氣和熱量的進(jìn)入，其分解生成的氧化鎂是良好的耐火材料，能提高聚合物材料抵抗火焰的能力，起到隔絕空氣阻止燃燒的作用．同時(shí)，加入氫氧化鎂能顯著提高織物白度．綜合考慮各項(xiàng)因素，確定氫氧化鎂最佳用量為４％．

２．６ 自制阻燃膠與市售阻燃膠的比較

      按照１．２的合成工藝及１．３阻燃涂層膠的整理工藝，自制阻燃膠采用優(yōu)化出的最佳原料配方，分別使用自制阻燃膠和市售阻燃膠（浙江有限公司）對(duì)滌綸織物進(jìn)行整理，測(cè)試阻燃效果，結(jié)果見表６．
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由表６可以看出，自制阻燃膠與浙江阻燃膠相比較，自制阻燃膠具有發(fā)煙量小，無黑煙產(chǎn)生，低毒以及二次污染小的優(yōu)點(diǎn)．

３ 結(jié)論

      （1）以聚磷酸銨、季戊四醇、三聚氰胺為原料制備膨脹型阻燃膠，通過實(shí)驗(yàn)優(yōu)化出聚磷酸銨∶季戊四醇∶三聚氰胺的最佳質(zhì)量比為３０∶１５∶１５．

      （2）二甲基硅油和氫氧化鎂與該膨脹型阻燃涂層膠復(fù)配使用時(shí)在提高其阻燃效果的同時(shí)，整理后織物柔軟性及白度均有所提高．

      （3）水性聚氨酯阻燃涂層膠具備良好的阻燃性能，低煙、低毒、無融滴，是與環(huán)境兼容的無鹵阻燃膠.

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