阻燃劑化學分析和阻燃織物性能測試_二_

1、測試與標準阻燃劑化學分析和阻燃織物性能測試(二張濟邦印染技術開發(fā)中心(200082敘詞:測試化學分析法熱分析法阻燃劑阻燃整理中圖法分類號:TS1973阻燃織物性能測試3.1國內外阻燃織物的標準和測試方法目前國際上紡織品阻燃性能測試方法較多,每個國家都有自己的標準,如英國BS、德國DIN、加拿大CGSB、美國FS、瑞士SNV、日本JIS、法國ANF、瑞典SIS、中國GB以及國際公認的標準ISO等。某些國家的地區(qū)和組織,如美國的紐約、波士頓、加利福尼亞等大城市或州,以及商務部(DOCFF、運輸部(DOT和軍事機構等;各團體、學會或協(xié)會,如國家防火協(xié)會(NFPA、紡織化學家和染色家協(xié)會(AAT CC

2、、材料試驗學會(AST M等,均有一套自己的測試標準和方法。不同類別的紡織品專門的品種或成品,就有不同的測試方法,如普通紡織品(包括各種床上用品、服裝紡織品(包括兒童睡衣、工作服和防護服等、裝飾布(包括窗簾、幕布、帳蓬布等、地面覆蓋物(地毯等以及飛機、火車、汽車、船舶內紡織用品等。測試方法可歸納為三大類,垂直測試法、水平測試法和傾斜(45°、30°測試法,以垂直測試法要求較高,水平測試法要求較低。一般標準測試方法,儀器設備要專門制造,條件要求很高,操作嚴格復雜。測試結果可以表示在實驗室條件下相對的阻燃安全性,有較好的重現性,但其結果還不能代表實際火災條件下的危險性和燃燒情況

3、。多年來,國內進口或設計了多種阻燃測試儀器,并進行了各種條件試驗,對于這些標準方法,要取得良好的重現性,測試條件是關鍵。其中對數據影響最大的是:(1織物和空氣的溫濕度;(2火焰大小和溫度;(3四周通風條件(試驗箱等;(4試樣大小和火焰的相對位置。試驗中也發(fā)現各種不同的標準試驗方法,由于要求和條件不同,結果常有差別,有時對某一標準方法結果較好,但對另一方法,結果不好甚至很差。因此,各種標準試驗方法,僅能說明在某一規(guī)定實驗室條件下,對火焰、熱或燃燒表示的安全性,不一定能說明在實際火災中著火危險性或燃燒程度。在研究或開發(fā)阻燃產品時,首先要規(guī)定測試標準和方法。據統(tǒng)計,這些國際上的標準測試方法,總數約3

4、00多種,根據要求,都可查閱文獻或資料,加以選用,這里不作具體介紹。部分測試條件見表1。表1阻燃紡織品部分試驗條件名稱國別標準代號試樣大小,cm燃燒方式火焰條件備注織物阻燃性試驗法美國CCC-T-19165902法7×32垂直本生燈、丙烷或城市煤氣,時間12s測炭長(負荷撕破法、續(xù)燃和陰燃時間織物燃燒速度試驗法美國CCC-T-19165906法14.1×31.6水平本生燈、點燃后即移開,在60熱空氣中進行測定燃燒從3.8cm至25.4cm的速度衣用織物燃燒試驗法美國AATCC33-1962 5.1×15.245°傾斜本生燈、丁烷氣,時間1s測定燃燒12.

5、6cm所需時間織物燃燒程度試驗法英國BS2963的A法和BS31214×183垂直法(長尺寸本生燈,時間12s測定燃燒127cm所需時間(s,阻燃值=2.0×時間(s,阻燃織物在150以上織物燃燒程度試驗法英國BS2963的B法和BS31215×1545°傾斜微型本生燈、丁烷氣測定燃燒127cm所需時間(s飛機耐火材料試驗法(運輸部日本T CT-4-00220×2045°傾斜本生燈,時間30s測定續(xù)燃時間(s和陰燃時間(s織物阻燃程度試驗法瑞典S IS6500825×30垂直法本生燈,時間12s 測定炭長續(xù)燃時間和陰燃時間(

6、s織物垂直燃燒法德國DIN539067.5×15垂直法本生燈,時間414s(布重100750g/m2測定炭長(負荷撕破法續(xù)燃時間和陰燃時間(s織物阻燃性能測定(垂直法中國GB5455-858×30垂直法本生燈,時間12s測定炭長(負荷撕破法續(xù)燃時間和陰燃時間(s33阻燃劑化學分析和阻燃織物性能測試(二印染(2000No.73.2幾種簡易試驗法為了操作方便,介紹幾種簡易測試方法。這些方法無需復雜設備或條件,成本低,適用于初步觀察阻燃效果或一般工廠選用工藝條件時作參考或對比,但不能作為標準試驗法,更不能作為仲裁依據。3.2.1火柴測試法火柴測試法可評定織物阻燃效果或相對比較阻燃

7、性能。試驗時取約2.5cm×30cm織物一條,用點燃的火柴,放在條狀試樣下面,燃燒至火柴燒完(或規(guī)定512s,觀察情況或阻燃效果。有時可規(guī)定試樣燃燒不超過5s為合格,超過中線或陰燃超過15s 為不合格(也可規(guī)定其他指標。火柴規(guī)格可自行指定,也可參照標準法。該法接近垂直試驗法。3.2.2打火機試驗法試樣大小可根據試驗需要,熱源采用打火機,時間一般為5s。熱源放置部位可與應用條件相似。火熄滅后,觀察火焰蔓延狀態(tài),蔓延不嚴重即為合格。3.2.3乙醇燃燒試驗法熱源為0.3m L無水乙醇,放入燃燒杯內(瓶蓋也可,試驗可用垂直法(5cm×30cm、水平法(20 cm×25cm

8、或45°傾斜法(5cm×15cm,乙醇和織物距離2.5cm,測定指標可根據要求決定,如炭長、燃燒面積、續(xù)燃時間、陰燃時間以及燃燒物渣滓情況等。3.2.4片劑試驗法試驗采用六甲撐四胺(HMT A片劑(用粉劑加壓制成,質量150mg,直徑6mm。如果有條件可再用一塊方形金屬板(230mm×230m m,中間開一個直徑205m m的圓孔。試驗時將片劑放置于試樣中心(300m m×300mm,用點燃的火柴在片劑表面輕輕接觸,觀察點燃的火焰燒至熄滅或無焰燃燒延至金屬板中孔邊緣,作為試驗終點。用尺量取試樣中心至損毀區(qū)邊緣間的最大距離,同時記錄片劑點燃至火焰或無焰燃燒

9、延至金屬板邊緣的時間。該法適用于鋪地紡織品,如地毯或組合紡織材料對熱和火焰反應性能的評定,也可作為工藝試驗時阻燃效果的觀察及試驗條件的對比和選用。3.2.5熱金屬螺帽法將一只不銹鋼六角螺帽(30±2g在電熔爐中加熱至950,用坩鍋鉗將螺帽取出,立即放在試樣(300mm×300mm中心,接觸30s后取出螺帽。測量有焰燃燒時間、陰燃時間以及螺帽安放點至燃點作用所涉及的最大距離。若用壓環(huán)(內徑135mm,可記錄螺帽至壓環(huán)邊緣所需要時間。該法適用于各種鋪地織物測試。3.3其他測試方法火災發(fā)生的原因和發(fā)展過程的變化和差異很大,燃燒測試方法僅能以其中一個因素為主,鑒定火災危險性,目前按

10、測定目的一般可分為六大類:(1易燃性試驗方法;(2表面火焰?zhèn)鞑ピ囼灧椒?(3耐火性試驗方法;(4發(fā)煙性試驗方法;(5放熱量試驗方法;(6燃燒產物毒性試驗方法。按試驗規(guī)模大小還可分為大中小型試驗。評定織物的易燃性能,均以小型試驗為主;中型試驗包括散熱板試驗,可評定墻壁、地毯等紡織材料的燃燒性能;大型試驗包括建筑物著火試驗,模擬實際火場情況,測定燃燒難易程度。現再介紹部分應用較廣泛的小型測試方法,可用于科研和研究織物燃燒性能。3.3.1氧指數法70年代開始,結合化纖產品的大量發(fā)展,氧指數法在紡織品測試上已成為廣泛使用的小規(guī)模試驗方法之一,國內也已制訂織物燃燒性能測定的國家標準(GB5454-858

11、、9。氧指數指在規(guī)定試驗條件下,氧氮混合物中材料剛好能保持燃燒狀態(tài)所需要的最低氧濃度。試驗時試樣夾持于透明燃燒筒內,其中有向上流動的氧氮氣流。點著試樣的上端,觀察隨后的燃燒現象,并與規(guī)定的極限值比較,測得其持續(xù)燃燒時間或燃燒過的距離。通過在不同氧濃度中一系列試樣的試驗,可以測得最低氧濃度。3.3.2發(fā)煙性試驗法(參照GB8323-87根據長期積累的各類火災資料,分析燃燒物的煙霧和毒性,其危害性常比燃燒時產生的火焰和熱量更為嚴重,是導致人類死亡的主要原因。國內外都有該類專用儀器設備進行測試,原理較多采用光透過法。通過煙密度儀測出透過率和時間曲線可以得出各種參數,包括光密度、最大煙密度、平均發(fā)煙速

12、度以及透光率,從最大到75%(比光密度16所需要的時間,從而較全面地評價阻燃紡織材料的發(fā)煙性。建筑行業(yè)和交通運輸部門常應用該類儀器及測試方34印染(2000No.7阻燃劑化學分析和阻燃織物性能測試(二法以研究和選用阻燃材料。3.3.3閃點和自燃點測定(GB9343-88以及點著溫度測定(GB4610-84閃點指材料受熱分解放出可燃氣體,并剛剛能被外界小的火焰點著時周圍空氣的最低初始溫度。自燃點指材料受熱達到一定溫度后不用外界點火源點燃,而自行爆炸或燃燒時周圍空氣的最低初始溫度。以上各種測定用于各類織物(阻燃或未阻燃在熱或火焰作用下的燃燒性能,作為評價火災危險性的一個因素。另外,對織物燃燒氣體毒

13、性的分析研究,近年來也比較重視,可用紅外儀、氣相色譜儀和質譜儀等進行分析,國外時有報道。3.4阻燃整理熱分析當織物按一定溫度程序在受熱或冷卻時常發(fā)生一系列的物理或化學變化。熱分析技術是研究或測定當發(fā)生這些變化時,物質的質量或能量隨溫度(或時間變化的函數關系。熱分析技術內容較多,阻燃測試中常用的是熱解重量分析法(TGA和差示掃描量熱法(DSC。3.4.1熱解重量分析法表2為棉織物經不同濃度的Pyro vatex CP處理后的熱重分析數據,為了能與織物阻燃性能進行對比,同時列入垂直火焰試驗數據(炭化長度。表2熱重分析和垂直火焰試驗數據樣品起始分解溫度殘渣%垂直火焰試驗cm棉織物(空白3669.18

14、不合格5%Pyrovatex CP29529.6不合格15%Pyrovatex CP29336.511.420%Pyrovatex CP28340.910.125%Pyrovatex CP28943.19.630%Pyrovatex CP29242.010.1根據表2數據可說明:(1未阻燃整理棉織物起始分解溫度為366,經不同濃度Pyr ovatex CP處理后,在283295,下降均超過70,起始分解溫度在290時垂直火焰試驗較好,超過300垂直試驗不合格。(2未阻燃整理棉織物,殘渣為9.18%,經不同濃度Pyro vatex CP處理后在30%43%,殘渣量和阻燃劑濃度也有一定關系,濃度提

15、高殘渣含量一般有所增加。殘渣在40%以上的樣品,垂直試驗較好,在30%以下一般不合格。(3棉織物阻燃整理時,垂直試驗炭化長度隨著Py rovatex CP濃度的增加而改善,根據數據分析, Py rovatex CP濃度可控制在20%25%。總的來說,熱解重量分析法對織物阻燃效果可相對比較,且有一個數量的概念。3.4.2差示掃描量熱法硫脲對尼綸有一定的阻燃效果,下圖為尼綸6 (空氣中加10%硫脲整理的差示掃描量熱法曲線(升溫速率10/m in 。圖尼綸6加10%硫脲整理的DSC曲線尼綸6經10%硫脲處理后,整個吸熱受到抑制,吸熱峰溫度明顯升高,曲線波峰減小,變得平直,說明加熱過程中的熱作用減少。

16、曲線在270出現一個吸熱峰。整個曲線與未處理的相比,起了較大的變化,對可燃氣體的產生有一定阻燃效果。4測試結果和分析筆者從50年代初期從事織物阻燃整理研究工作以來,進行了阻燃劑合成、織物整理和測試等研究工作,現把有關測試和收集到的國內外樣品,結合部分資料作以下簡短歸納分析,供今后開發(fā)阻燃產品時參考。4.1收集到的商品阻燃劑40多種,從外表分類,液狀較多,約占3/4(包括漿狀約10%,乳狀約5%,固態(tài)接近1/4(粉狀比粒狀多;從無機和有機分類,約各占一半,也有復配的;以化學組分分類,磷氮系占1/3,溴銻系占1/4,也有其他類型和混合型。收集到的60多種阻燃紡織品以不耐洗和半耐洗較多,耐洗的較少,

17、僅占1/4。經化學分析,棉織物阻燃劑以含磷、氮、鹵素和硼較多;化纖以含鹵素、銻較多,磷、氮、硫等也有;羊毛則主要含鈦和鋯。35阻燃劑化學分析和阻燃織物性能測試(二印染(2000No.74.2根據資料分析,1985年美國無機阻燃劑占總阻燃劑消費量的55%,1984年日本占64%,其中三氧化二銻用作阻燃劑(或增效劑國際上已占其總消耗量的一半左右,日本已上升為76%,并且還在不斷上升。無機阻燃劑毒性低,阻燃效果持久,原料來源豐富,價格低廉,今后國內可考慮適當發(fā)展,其品種如磷酸銨、聚磷酸銨、金屬氧化物和硼酸鹽等。我國銻產量居世界之首,但國內氧化銻用作阻燃劑(或增效劑目前還不到10%,與國外差距很大,應

18、加速研究應用。有機阻燃劑中,溴系效果較好,是目前重要的一類品種,反應型如四溴雙酚A、四溴鄰苯二甲酸酐等作用耐久,毒性相對較小,但工藝復雜,加工不便,應用受到限制;添加型如十溴二苯醚、六溴環(huán)十二烷等,加工方便,污染相對比反應型小。溴系阻燃劑是國內近年來發(fā)展最快的一類阻燃劑,但在品種和產量上,與國外差距很大。氯系主要品種為氯化石蠟,國內產品也不少,合成方便,價廉易得,工藝設備簡單,效果尚好,可生產和應用。最后還必須指出,目前生產和應用的很多阻燃劑,對環(huán)保常產生不利因素,應加以重視。4.3在織物阻燃加工方面,根據樣品測試結果和資料分析,建議:(1棉織物阻燃劑Pyrov atex CP和Proban類

19、型;滌綸織物阻燃劑Antiblaze19T類型;羊毛織物阻燃劑鋯鈦等絡合物類型,國內在合成和應用上基礎較好,收集到的樣品中也有存在,都是較好的耐洗產品,但成本較高,可根據需要繼續(xù)發(fā)展和提高。(2要研究化纖及其混紡織物的阻燃產品,加工時可請化工部門合作選用或合成合適的阻燃劑,應用工藝中可研究混用或復配,開發(fā)新品種,也包括多功能整理。國內滌棉混紡織物是一類量大面廣的阻燃產品,今后可多開發(fā)20/80或80/20混紡比,少用65/35混紡比。(3發(fā)展阻燃產品要根據需要控制品種,以降低成本?？梢杂貌荒拖椿虬肽拖吹?不必選用耐洗商品 阻燃劑。參考文獻1張濟邦等.織物阻燃整理,北京:紡織工業(yè)出版社,1987

20、.2W illiam J.Weav er A na ly tical M etho ds for a T ex tileL abor ato ry A AT CC3r d Ed.19843解如阜等.紡織助劑實用分析,北京:紡織工業(yè)出版社,1987.4T echnical M anual of t he A A T CC1987,62:145.5Fo rziat i F H,et al.A DR.1960,49(4:29.6Guthr ie J D,et al.T ex tile W or ld,1954,(12.7Ro sen M J.Sy st ematic A nalysis o f Su

21、r face A ctiv e A-g ents,1960.8于永忠等.阻燃材料手冊,群眾出版社,1989.9陳廣順等.印染,1991,17(6:47.10張濟邦.染整科技,1999,(4:32.(收稿日期:2000-05-16(上接第31頁起會結塊,后采用了其他化工廠生產的3501,再配以適當比例的邦A漿,此問題得到解決。2.2糊料的粘度保持穩(wěn)定開始準備P1粘合劑高位漿及P2粘合劑低位漿時,發(fā)現該合成增稠劑遇粘合劑粘度下降的現象。于是改變白漿制備配方,即一種糊料粘合劑為低水平粘度,一種為高水平粘度,這樣既滿足印花要求,又有利于粘度調節(jié)。同時為了控制粘度,每一組分都配有相應的粘度調整曲線。因大

22、部分染料有使白漿增稠的現象,加水即可調節(jié)粘度,故白漿的制備要標準化,保持白漿粘度的恒定。2.3過濾器的清洗經常清洗過濾器以減少傳遞系統(tǒng)的阻力。2.4建立不同機臺、不同織物的同色處方數據庫我公司從引進自動調漿機以來,建立了同色處方數據庫,由于調漿機制漿效率高,即使是在很忙的生產旺季亦能滿足生產要求,減少了停臺時間,同時產品質量得到較大改善, 避免了前后色差等。(收稿日期:2000-01-2736印染(2000No.7阻燃劑化學分析和阻燃織物性能測試(二thi s arti cl e .Through manufa cturing and testing the various fa bri cs

23、 for many years ,it show s tha t thi s machi ne can offer hi gh automati on ,w id e suitabl e types ,stabl e product qua lity ,com pact arrangement a nd sta ble running .Key Terms Mercerizing range Composition Fabric AutomationWang Suxia (28Application and Production of Stork IPS 1200Automatic Size

24、MixerThe fundamenta l structure a nd principle ,key characteri stics ,m a in probl ems w hen using of Stork IPS 1200siz e mixer are covered in this paper .Key Terms Printing Size mixer Automation Formulation M anagementWang Lixin (31Brief Analysis of Mechanical SealingKey Terms D yeing and f inishin

25、g machinery Seal MeasureWang Yong (32MEASURING TECHNIQUES Chemical Analysis of Flame Retardant and Perf ormance Test of Flame Resistant Fabric (II Ana lysis and test for flame retardant and the fi nished fa bri c were i ntroduced systemati cal ly .Analysis of commerci al flame retardant is accord in

26、g to enterprise standard .Flame retardant on fabrics is ana lysed qual itati vely and quantitati ve ly .For launderable fini shed fa bric ,decomposi tion method w as appli ed ;for non l aunderab le finished fabric ,extracting method w as appl ied .Sta ndard test methods both at home and abroad for f

27、l ame resista nt fabric were introduced .Several simple and conveni ent methods and thermal analysis appli ed in research w ere introduced .Key Terms Testing Chemical analysis method Thermal analysis Fire p roof ing agent Fire proo f ingZhang Jibang (33LECTURE Several Problems in Great Demand C once

28、rning Environment Type of Dyestuff (I The environm ental type of dyestuff has already become a requirement for the dyestuff i n the world textile market .Sev eral prob lem s in grea t dem a nd for the environmenta l hormones ,all ergy of dyestuffs and all ergi c dyestuffs ,hea vy metal s and dye aux

29、i liari es ,cancerogeny of dyestuffs and cancerogenic dyestuffs ,AOX and dye auxili aries and so on ,w ere in vestiga ted i n this paper .They w i ll possess an important signi fi cance for the devel opment of the dyestuff industry .Key Terms D ye Assistant Heavy metal Environment protectionZhang Ji

30、e (37COMPREHENSIVE REVIEW AOX in Wool Dyeing and Felt Proof ingM ore and more concerns are focused on the infl uence of AOX (absorbable orga nic hal ogen on environment .The cur rent research and treatment situation about AOX in w ool dyei ng and fel t proofi ng were revi ewed .Key Terms D yeing Fel

31、t p roof ing Chlorination WoolWang Jing (42Chemical Mechanisms of C ellulose GraftingSurface g ra fti ng is one of the effective way to improve cellulose properti es .In this article ,the chemica l mechanisms ,infl uencing factors ,opti mum process conditi ons and problem s to b e solved in cel lul

32、ose surface grafting were i ntroduced .It provides theoreti cal basi s for the development of cellulose surface grafting technology .Key Terms Modif ication Surf ace gra f ting Cellulose f iberGuo Yalin et al (46Development Trend of Textiles in New CenturyThe devel opment trend of textil es i n new century w as revi ewed .For fi b