丙纶无纺布的阻燃后整理研究
丙纶(PP)无纺布是有方向或杂乱的聚丙烯纤维网制成的布状材料，由于具有来源广泛、生产成本低、易于加工并且无污染的优点而被广泛应用。但是PP无纺布极易燃烧并且产生熔融滴落，造成火焰蔓延引发火灾，因此在很多使用场合需要对其进行阻燃改性，提高其使用的安全性，进而扩大应用范围。 本论文采用传统的浸轧后整理工艺将阻燃剂引入PP无纺布表面，并利用表面活性剂对PP无纺布进行表面亲水处理，提高阻燃剂在织物表面的附着量;对阻燃改性PP无纺布的燃烧性能、热稳定性和微观结构进行测试表征，并研究了其阻燃机理和热降解过程。本论文主要内容包括以下三个部分: 1.将氯化石蜡(CP)溶解在乙醇中配制成阻燃浸轧液，通过二浸二轧工艺处理PP无纺布，根据极限氧指数(LOI)测试和垂直燃烧测试结果，氯含量较高的CP60阻燃效率更高，LOI可以从18.2％提高到28.7％。将三氯化锑(SbCl3)与CP60复配，同样用二浸二轧工艺处理PP无纺布，LOI可以进一步提高到32.2％，从垂直燃烧测试结果中可以看出损毁长度和损毁面积明显减少，熔融滴落有所减少。锥形量热(CONE)测试中，热释放速率峰值(pHRR)、总热释放量(THR)明显降低，烟释放速率峰值(pSPR)略有上升。此外，CP60/SbCl3体系会严重影响PP无纺布的热稳定性，使其在较低温度下开始分解，并且残炭量没有明显增多，说明CP60和SbCl3主要在气相中发挥阻燃作用。该体系的缺点是会使无纺布拉伸强度大幅下降，并且卤元素的存在会对环境造成负面影响。 2.先用表面活性剂十六烷基三甲基氯化铵(CTAC)通过超声浸渍的方法处理PP无纺布，根据水接触角测试结果，PP无纺布表面亲水性能明显提升。然后将水溶性聚磷酸铵(APP)和季戊四醇(PER)复配的膨胀阻燃体系(IFR)溶解在水中，配制成浸轧液，利用二浸二轧工艺进行阻燃处理。利用LOI测试、垂直燃烧测试和锥形量热测试对PP无纺布的燃烧性能进行表征，利用热失重分析(TGA)表征热稳定性和成炭性，用扫面电子显微镜(SEM)表征经过后整理的PP无纺布和其燃烧残炭的微观结构，用红外光谱对马弗炉高温煅烧的残炭结构进行表征并分析改性PP无纺布的受热分解过程。结果表明，APP与PER质量比为5∶1，IFR浓度为40％的浸轧液处理PP无纺布增重率为51.1％，其阻燃效果最好，LOI达到23.6％，熔滴完全消失;成炭性能显著提升，残炭量从7.1％提高到22.0％;pHRR和THR下降。在燃烧过程中，改性PP无纺布在温度较低时释放NH3、N2等难燃气体，稀释可燃气体，在温度较高时催化成炭，说明IFR在凝聚相和气相中共同起阻燃作用。 3.通过离子交换法将二乙醇胺(DEA)与APP结合，制备了水溶性更好的三源一体阻燃剂APP-DEA，同样利用二浸二轧的工艺处理PP无纺布。测试结果表明，APP-DEA以摩尔比1∶1反应的产物阻燃效果最好，增重率为50.3％时LOI提高到24.7％，pHRR和THR明显下降;APP-DEA阻燃PP无纺布的热降解过程如下，在燃烧时也能产生NH3等难燃气体，并且促进PP无纺布脱水成炭，残炭量从7.1％提高到19.3％;燃烧形成的炭层外表面连续并且内部疏松多孔，有助于阻碍热量和气体交换，从而延缓或终止燃烧进程，达到阻燃的效果。
丙纶无纺布;浸轧后整理;表面亲水处理;燃烧性能;热稳定性;微观结构
北京化工大学
硕士
材料科学与工程
张胜
2019
中文
TS195.645
2019-09-26（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）