涤纶织物的阻燃改性及其燃烧机制的研究

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涤纶(PET)织物性能优异适用范围广,为人们的生活带来了许多便利,同时涤纶织物的易燃性也使其在使用中增加了许多安全隐患。虽然对于阻燃涤纶织物的研究已经有了丰富的成果,但仍然面对着环境友好和其他性能下降等许多问题。本文选择了简单高效的涂层工艺对涤纶织物进行了阻燃后整理,通过几种不同环保高效涂层的制备,提高涤纶织物阻燃性能的同时,也解决了涤纶织物吸湿性差、易产生静电、易受污染等问题,进一步扩展了涤纶织物的应用领域,并且对不同涂层涂覆后的涤纶织物的阻燃机理进行了分析。本文的研究成果主要有三个部分:第一部分为水性丙烯酸乳液配方涂层。用自制硅溶胶对阻燃剂聚磷酸铵进行原位包覆,与三聚氰胺复配得到阻燃丙烯酸涂层,涂覆到涤纶织物表面。使用Si-APP为17wt%和MEL为5wt%的涂层溶液,增重为52.2wt%时PET织物的LOI从18.9提升至26.2,损毁长度减至10cm以内。硅溶胶中的硅烷偶联剂有效改进了阻燃剂与基体和丙烯酸间的相容性,提高了涤纶织物的机械性能。同时,硅溶胶和磷氮阻燃剂协同发挥阻燃作用,涤纶涤织物的热释放速率峰值由416.1kw/m2降低至217.6 kw/m2,增强了涤纶织物的热稳定性。硅溶胶在高温下形成的无机层覆盖在炭层表面提高炭层的稳定性。第二部分中利用生物质聚电解质壳聚糖、海藻酸凝胶和一维的无机纳米材料海泡石,采用层层自组装技术得到阻燃涤纶织物。通过表征测试结果得知,自组装涂层的涤纶织物具有优秀的成炭性,700℃下残炭量可达24.0%;同时,1wt%电解质浓度、9BL时涤纶织物的LOI由19.1提升到了 27.4;海藻酸钠和壳聚糖分子链上的羧基、羟基使体系得到了良好的成炭能力,也释放出H2O和NH3在气相辅助阻燃,无机的海泡石穿插在炭层中起到了绝热和增强炭层的作用,有效的阻止和延缓了自组装涂层涤纶织物被点燃和燃烧,抑制了熔滴的产生。这些极性基团的引入也提高了涤纶织物的吸湿性和抗静电能力。另外自组装涂层的阻燃涤纶织物也具有一定的耐水性,在40℃水中浸泡1h后依旧有很好的阻燃能力,LOI可达到25.0。第三部分中将海藻酸钠作为涂层剂和成炭剂,以海藻酸钠、聚磷酸铵、硅溶胶和长链硅烷偶联剂组成阻燃超疏水功能的复合涂层。涂覆阻燃涂层后涤纶织物的LOI提升至30.3,熔滴完全消失,损毁长度也减少至5.6cm左右,阻燃能力得到极大提高。除此外,阻燃超疏水涂层使涤纶织物的水接触角达到151°,成为超疏水涤纶织物,水滴可以在织物的表面自由滚动,不沾湿也不污染织物,拥有了优异的拒水自清洁能力。涂层后织物与有机溶剂的亲和性好,可用于分离有机溶剂和水溶液。阻燃超疏水复合涂层的构建使涤纶织物的使用领域、使用寿命和安全性得到了进一步的扩展和提高。
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