涤纶织物环保阻燃整理技术pdf/txt下载_在线阅读全文

内容简介

《涤纶织物环保阻燃整理技术》一书概述了织物阻燃的历史、现状及未来，系统介绍了阻燃机理、阻燃协同效应、阻燃整理的方法，并根据涤纶纤维分子结构和超分子结构特点，对各种环保型无机阻燃剂进行了复配，合成了无卤环保型笼形倍半硅氧烷、聚磷酸铵双重包覆微胶囊阻燃剂，并将以上阻燃剂用于涤纶织物的阻燃整理，在此基础上，研究了低给液泡沫阻燃技术在涤纶织物阻燃中的应用。
本书的研究方法和结论不仅在于涤纶方面的应用，还可扩展到棉、麻、丝、毛等天然纤维以及锦纶、腈纶、维纶、丙纶等合成纤维的阻燃应用方面，可供纺织、染整、化纤、材料相关专业人员从事研究、开发，也可供纺织、染整院校教师和学生作为学习和参考书。

作者简介

路艳华：辽东学院纺织纺织工程专业教授

目　　录

目录

第一章引言

第一节涤纶简介

一、涤纶的结构与性质

二、涤纶纤维的结构及特点

三、涤纶的燃烧特性

四、涤纶的热性能

目    录 第一章  引言 第一节  涤纶简介 一、涤纶的结构与性质 二、涤纶纤维的结构及特点 三、涤纶的燃烧特性 四、涤纶的热性能 五、涤纶的机械性能 六、涤纶的吸湿性和染色性 七、涤纶的化学稳定性 八、涤纶的其他性能 第二节  纤维的阻燃机理 一、概述 二、纤维的燃烧过程 三、纤维的阻燃机理 第三节  涤纶阻燃方法 一、概述 二、涤纶的阻燃方法 三、涤纶阻燃整理的发展趋势 第四节  涂层阻燃整理技术 一、概述 二、涂层整理剂的分类及特点 三、涂层方法及设备 四、涂层工艺 第二章  无机系阻燃剂的复配及应用 第一节  概述 一、无机阻燃剂分类与性质 二、无机阻燃剂研究现状及存在的问题 三、无机阻燃剂的发展趋势 第二节 无机系阻燃剂整理涤纶织物 一、涤纶织物阻燃目的和途径 二、新型阻燃剂特点 三、阻燃剂复配及表征 四、织物燃烧性能的测试 五、阻燃耐久性测试 第三节  阻燃剂复配及涤纶织物整理 一、涤纶织物阻燃整理及测试表征 二、多种无机阻燃剂复配方案 三、复配方案的优化 四、多种无机阻燃剂复配方案筛选 五、优化阻燃工艺涤纶织物性能 第三章  笼型倍半硅氧烷的合成及其应用 第一节  笼型倍半硅氧烷概述 第二节 笼型倍半硅氧烷的合成及表征 一、笼型倍半硅氧烷的结构 二、笼型倍半硅氧烷的特点 三、四甲基氮笼型倍半硅氧烷的合成 四、TMN-POSS的溶解度 五、TMN-POSS的溶解度 六、TMN-POSS的粒径和Zeta电位 七、TMN-POSS的红外光谱 第三节  TMN-POSS整理涤纶织物 一、TMN-POSS整理涤纶织物的机理 二、TMN-POSS整理涤纶织物的工艺 三、TMN-POSS整理涤纶织物的结构 第四节  TMN-POSS整理涤纶织物的性能 一、TMN-POSS整理涤纶织物的阻燃性能 二、TMN-POSS整理涤纶织物的抗静电性能 三、TMN-POSS整理涤纶织物的毛细效应 四、TMN-POSS整理涤纶织物的润湿性 五、TMN-POSS与分散染料同浴对涤纶织物的上染和整理 第四章  聚磷酸铵双重包覆微胶囊的制备及应用 第一节  概  述 一、概述 二、纺织品阻燃剂包覆应注意的问题 三、阻燃胶发展趋势 第二节  聚磷酸铵双重包覆微胶囊制备与表征 一、DCAPP的特性 二、DCAPP整理技术方案 三、SiO2／APP的微胶囊制备 第三节  DCAPP/PU复合阻燃胶制备与表征 一、概述 二、涂层整理粘合剂的选择 三、阻燃添加剂的选择 四、环保阻燃胶制备 第四节 DCAPP/PU复合阻燃胶整理涤纶织物 一、涤纶面料阻燃原理 二、涤纶面料阻燃三防整理工艺 三、涤纶面料阻燃涂层工艺条件及设备确定 四、阻燃胶与阻燃涤纶织物的技术优势 五、存在的问题及需要完善之处 第五章  低给液泡沫阻燃技术在涤纶阻燃中的应用 第一节  泡沫整理概述 一、泡沫的结构与性质 二、泡沫的稳定性 三、泡沫整理对发泡剂的要求 四、提高泡沫稳定性的方法 五、泡沫阻燃整理技术的发展趋势 第二节  低给液泡沫阻燃剂制备 一、泡沫阻燃剂组成 二、泡沫阻燃液制备的影响因素 第三节  涤纶织物泡沫阻燃整理 一、涤纶碱减量处理 二、泡沫原液配制与表征 二、泡沫整理涤纶织物的阻燃剂性能 三、泡沫整理涤纶织物的白度及强力 四、泡沫整理涤纶织物的抗折皱性能 五、整理涤纶织物的外观形态 第六章  阻燃织物标准及测试方法 第一节  国内外阻燃织物标准简介 一、我国织物阻燃标准 二、国外纺织品阻燃标准 第三节  织物阻燃测试方法 一、垂直法 二、水平法 三、限氧指数法

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前　　言

前言

在过去的20年中，世界纺织品格局正在发生巨大的变化。随着人们对健康生活的重视，功能性纺织品产业迅速崛起，纺织服装业已逐渐步入功能型纺织品时代，并对世界纺织服装业形成新的挑战。目前，阻燃剂及阻燃纺织品正面临越来越严格的防火安全标准和环保法则的双重挑战,许多发达国家都对部分纺织品服装的阻燃性能提出了强制性的要求。特别是美国制定了健全的阻燃技术法规和标准，达不到所规定要求的纺织品将被禁止出售。

前  言     在过去的20年中，世界纺织品格局正在发生巨大的变化。随着人们对健康生活的重视，功能性纺织品产业迅速崛起，纺织服装业已逐渐步入功能型纺织品时代，并对世界纺织服装业形成新的挑战。目前，阻燃剂及阻燃纺织品正面临越来越严格的防火安全标准和环保法则的双重挑战,许多发达国家都对部分纺织品服装的阻燃性能提出了强制性的要求。特别是美国制定了健全的阻燃技术法规和标准，达不到所规定要求的纺织品将被禁止出售。     涤纶织物具有高强度、高弹性恢复和耐化学腐蚀等优异性能，其坚牢耐用、抗皱免烫等综合性能良好，在服装、地毯及装饰织物等方面用途广泛。但涤纶纤维属于熔融性可燃纤维，涤纶织物的抗熔性较差，遇着烟灰、火星等易形成孔洞，存在较大的火灾隐患，涤纶织物在空气中容易燃烧及其在燃烧时产生的熔滴限制了它的应用。     近年来，在涤纶的阻燃剂开发方面，国外德国科莱恩公司开发出抗水溶性好、不吸潮、耐燃的Exolit AP系列纺织品阻燃剂，是纺织品阻燃剂中性能优异的阻燃剂品种。此外，还有美国孟山都公司的Phosgard 2XC为非挥发性阻燃剂，Phas-chekP／30、P／40为微胶囊阻燃剂；美国Stauffer公司开发的Fyr0199为磷酸氯乙酯聚合物，具有低挥发性，耐水耐溶剂等特点，但含有卤素；此外，赫司特公司上市的牌号为Exolit IFR．23，日本大八化学公司也相继开发了CR系列阻燃剂，澳大利亚Albright Wilson公司开发的微胶囊化APP的Amgard Mc产品等。     我国涤纶阻燃剂研究虽开始较晚，但发展迅速，目前虽然已具有一定的规模，但仍存在着结构单一、品质低、生产规模小和工艺落后的问题。到目前为止，虽已生产无机系、磷系、溴系和氯系四大类涤纶阻燃剂，但高效的阻燃剂多限于含有卤素或含有锑的非环保类型，环保高效阻燃剂研发方面有待于进一步提高，而且阻燃剂产品暂时还没形成竞争的商业市场，这在某种程度上束缚了阻燃剂的发展。至今，在成本和效率上能同时与传统的卤系阻燃剂媲美的磷系阻燃剂屈指可数。     鉴于此，本书作者在涤纶织物的阻燃功能整理方面，基于辽宁省纺织工程重点培育学科和辽宁省功能纺织材料重点实验室，利用研究团队成员跨学科的科研优势，将高分子科学与技术、纺织工程科学与技术、纳米科学与技术有机结合，在无机、有机阻燃剂及其改性方面进行了系统化研发，一方面对环保阻燃剂进行研发，用以替代国内普遍使用的含卤素等阻燃剂；另一方面，对阻燃剂配方及涤纶织物整理工艺进行研发，赋予了涤纶织物良好的功能性。研究主要包括以下4方面内容：     一是无机系阻燃剂的复配及对涤纶织物进行涂层整理，充分利用无机阻燃剂间的协同阻燃效应，赋予涤纶织物良好的阻燃特性。二是合成了有机一无机杂化纳米结构材料笼形倍半硅氧烷，并对涤纶织物进行整理，优化了整理工艺条件，使整理的涤纶织物在抗高温粘灼伤、抗静电、润湿性方面综合合性能优良。三是采用纳米二氧化硅溶胶和缩水甘油醚对聚磷酸铵进行包覆改性，获得双重包覆的聚磷酸铵微胶囊高效阻燃剂，并对其在涤纶织物上的应用进行了涂覆试验，获得了良好的阻燃效果。四是采用低给液泡沫阻燃技术对涤纶织物进行了阻燃整理，优化了节能减排技术的工艺条件。     涤纶织物环保阻燃整理技术，不仅可以对涤纶织物进行环保阻燃整理，而且可扩展到其他纤维品种的阻燃整理，体现了阻燃剂制备技术和染整加工技术的科学融合，不仅为其他各种织物阻燃的科技工作者提供技术上的参考，而且可作为染整专业的参考书籍。书中不当之处，敬请专家和读者不吝赐教。      路艳华       林  杰      2016年1月

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第一节泡沫整理概述

泡沫整理工艺是20世纪70年代在欧美迅速发展起来的一种低给液、少污染的节能染整加工技术。20世纪80年代，我国也开始掀起泡沫整理工艺的研发热潮，相关技术成果先后被许多印染企业应用，经泡沫染整加工的各种织物近亿米，并投放到国内外市场。然而，受到当时设备条件和技术水平等因素的限制，泡沫整理技术未能得到进一步推广应用[1-3]。

近年来，随着能源紧张和环境问题加剧，人们的环保意识逐渐增强，在国家节能、降耗、减排等政策推动下，泡沫整理重新受到人们的重视和青睐。据悉，国内外一些科研单位和企业正在积极研发新的泡沫整理。

泡沫整理是将气体通入含有表面活性剂的工作液中，泡沫整理的关键部件泡沫发生器分两种类型，静态和动态发生器。前者通过向含有玻璃小珠和表面活性剂的容器中吹气，后者则通过混合头转子剪切，生成由众多均匀而微小气泡组成的大体积泡沫，作为整理剂载体和介质施加到织物上，使织物的带液率由传统的60％一80％下降到15％～30％，从而可节约烘燥能耗50％以上。

本文应用第四章制备的DACPP阻燃剂、增稠剂羧甲基纤维素、胶黏剂水性聚氨酯、发泡剂十二烷基硫酸钠、十二醇等进行复配，制备阻燃整理液，将制备好的阻燃整理液利用搅拌机发泡，用涂刮的方式将泡沫均匀的涂抹在涤纶织物上。与传统工艺相比，低给液泡沫阻燃技术摆脱了以往阻燃整理技术整理剂单一，低效、而且对环境有害不环保等问题，大大节约资源，且经整理后的涤纶织物具有较好的阻燃性能。水性发泡阻燃整理涂层技术由于其节能减排、提高效率，已受到越来越说的关注。

一、泡沫的结构与性质

第一节  泡沫整理概述     泡沫整理工艺是20世纪70年代在欧美迅速发展起来的一种低给液、少污染的节能染整加工技术。20世纪80年代，我国也开始掀起泡沫整理工艺的研发热潮，相关技术成果先后被许多印染企业应用，经泡沫染整加工的各种织物近亿米，并投放到国内外市场。然而，受到当时设备条件和技术水平等因素的限制，泡沫整理技术未能得到进一步推广应用[1-3]。     近年来，随着能源紧张和环境问题加剧，人们的环保意识逐渐增强，在国家节能、降耗、减排等政策推动下，泡沫整理重新受到人们的重视和青睐。据悉，国内外一些科研单位和企业正在积极研发新的泡沫整理。     泡沫整理是将气体通入含有表面活性剂的工作液中，泡沫整理的关键部件泡沫发生器分两种类型，静态和动态发生器。前者通过向含有玻璃小珠和表面活性剂的容器中吹气，后者则通过混合头转子剪切，生成由众多均匀而微小气泡组成的大体积泡沫，作为整理剂载体和介质施加到织物上，使织物的带液率由传统的60％一80％下降到15％～30％，从而可节约烘燥能耗50％以上。     本文应用第四章制备的DACPP阻燃剂、增稠剂羧甲基纤维素、胶黏剂水性聚氨酯、发泡剂十二烷基硫酸钠、十二醇等进行复配，制备阻燃整理液，将制备好的阻燃整理液利用搅拌机发泡，用涂刮的方式将泡沫均匀的涂抹在涤纶织物上。与传统工艺相比，低给液泡沫阻燃技术摆脱了以往阻燃整理技术整理剂单一，低效、而且对环境有害不环保等问题，大大节约资源，且经整理后的涤纶织物具有较好的阻燃性能。水性发泡阻燃整理涂层技术由于其节能减排、提高效率，已受到越来越说的关注。     一、泡沫的结构与性质     泡沫是体积密度接近气体、而不接近液体的气液分散体系，其形态结构有两种，一种称为球形泡沫，另一种是多面体泡沫。球形泡沫由球形气泡构成，气泡相互之间被液体隔开较远，气泡在液体中一个接一个地分布，气体含量少于74％，气泡间的液体由于重力作用产生排液，所含液体量逐渐减少，因此排液程度取决于液体的粘度。另外，气体从小气泡向大气泡扩散也会影响其稳定性。当气泡超过最致密球形分布(气体含量高于74％)时，就变成多面体泡沫。多面体泡沫是气泡聚集体彼此失去了它们的独立性，构成了一种群体，气泡间通道构成了一种由所谓节点连接的有联系的网络。多面体泡沫稳定性受膜的化学组成和流变性、气体扩散性、气泡分布大小和泡沫排液速度等因素影响。由于大小气泡中气体存在压差，气体从小气泡向大气泡扩散，小气泡被大气泡兼并，大气泡越来越大，直至泡沫趋于破裂。     泡沫的密度受温度和压力的影响。常压下，当温度50oC时，泡沫密度受温度的影响较小；当温度50oC时，泡沫密度受温度影响较大。常温下，压力是影响泡沫密度大小的主要因素，尤其是当压力2MPa时，泡沫密度受压力影响较大；但当压力2MPa时，泡沫密度受压力影响较小，此时泡沫的密度取决于气液相的比例。     泡沫的粘度是指泡沫的表观粘度，用来表征泡沫的流动性。一般地，泡沫的粘度越大，流动性越差。泡沫的表观粘度体现了气泡与气泡间、气泡与连续相液体间相互作用的强弱[4]。     泡沫的润湿性对织物进行泡沫整理加工尤其重要，泡沫在施加到织物上时必须处于稳定状态。但是，泡沫施加到织物上以后，泡沫在织物表面迅速破裂，包含在泡沫液膜内的整理剂，需要迅速润湿并渗透到织物内部时，让纤维吸收。评价泡沫的这种特性称为润湿性。     因此，在泡沫施加到织物上以后，泡沫与织物接触，迅速排液并润湿织物是考核泡沫性能的一个重要指标。泡沫润湿性受很多因素影响，如发泡比、泡沫半衰期、发泡剂类型、渗透剂、织物组织规格、前处理等。在使用相同的发泡剂的条件下，增大发泡比，泡沫半衰期也相应增加，但泡沫的润湿性下降。因此，为了提高泡沫对织物的润湿性，可在发泡液中加入少量渗透剂以提高泡沫对织物的润湿性能。     二、泡沫的稳定性     泡沫是一种热力学上不稳定的体系，因空气与水的特性相反，故二者容易分离。泡沫的稳定性是指泡沫存在时间的持久性，也就是泡沫的寿命，一般用泡沫半衰期来表征。     泡沫半衰期是指在一定条件下泡沫析出总含液量的一半所用的时间。泡沫半衰期越长，则泡沫越稳定。一般认为，泡沫半衰期在60min以上的为稳定泡沫；泡沫半衰期在1min以下者为不稳定泡沫；而泡沫半衰期介于二者之间者为亚稳态泡沫。纺织品泡沫整理所用的泡沫多为亚稳态泡沫。     由于泡沫是复杂的多相体系，影响泡沫生成、稳定和破坏的因素很多，如泡沫中气泡的大小、形态和分布；液膜的厚度、形状和强度；液膜溶液性质和外界环境(如温度、压力)等多种因素，其间的关系相当复杂。实际应用中为了得到较稳定的泡沫，应该综合考虑上述各种因素[5,6]。     三、泡沫整理对发泡剂的要求     泡沫整理的效率和成败在很大程度上取决于发泡剂。从泡沫整理生产要求和环境保护、人身健康等角度出发，对发泡剂有如下4个方面的要求：一是用量少，起泡快，具有较高的发泡能力和泡沫稳定性能；二是具有抗钙、镁离子的能力；三是具有适合的亲水亲油平衡值(HLB)，其值范围在9～15；四是具有良好的生物降解性，无毒，无腐蚀性，成本低廉，使用方便[7,8]。     四、提高泡沫稳定性的方法     目前，提高泡沫稳定性的方法主要有以下两种：     一是提高发泡液本体粘度。即在发泡液中加入增粘型泡沫稳定剂，提高液相本体粘度，并能形成弹性薄膜，从而延长泡沫的半衰期。如在发泡液中加入纤维素醚类聚合物，提高溶液粘度，降低液膜的排液速率，可增加泡沫稳定性。也可将蛋白质加入溶液中，由于蛋白质能够在液膜上形成网络结构，这样不仅提高了液膜的初排水量，而且能降低泡沫排液速率，提高了泡沫稳定性。     二是提高泡沫液膜的质量。即将稳泡剂作为一种活性物质加入发泡液中，通过协同作用增强表面吸附分子问的相互作用，提高泡沫薄膜的质量，增加薄膜的粘弹性，减少泡沫的透气性，从而提高泡沫的稳定性。如用十二烷基硫酸钠水溶液进行发泡，产生的泡沫寿命较短；但加入少量十二醇后，泡沫表面粘度增大，稳定性大大提高。     此外，还有加入高分子聚合物、盐类和表面活性剂复配等方式来提高泡沫稳定性[9-12]。     五、泡沫阻燃整理技术的发展趋势     随着人们生活水平的提高，人们对服装的要求也越来越高，所以服装的安全与否直接关系着我们的生命。目前，阻燃面料已经应用于各个领域，如：工业、交通运输、军事等诸多领域。但以往的纺织品阻燃工艺总是存在着污染、浪费资源、阻燃效果不好、阻燃剂有毒等一系列的问题。所以开发出新型、环保、安全、高效的阻燃整理技术是当今纺织品工业发展的主要研究方向。泡沫整理技术是纺织品整理工艺中的新兴技术，其具有节约资源、高效、环保且安全等特点，已经得到越来越多的所人认可[13]。 本文将泡沫整理技术与所合成的新型阻燃剂DCAPP处理涤纶织物，处理后的涤纶织物具有较好的阻燃效果，不影响原织物的服用性能，且阻燃工艺高效、环保、节约资源，符合我国的环保要求，因此，泡沫阻燃整理技术受到广泛关注，值得进一步的研究，具有广阔的研究空间和市场前景。

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