新型阻燃剂在涤棉混纺织物中的应用

王 飞，许艳华，毛安琪，陈 波，周 伟

（传化智联股份有限公司，浙江杭州 311215）

涤棉混纺织物具有非常优良的性能，广泛用于服装、床上用品和室内装饰，但由于涤棉织物存在“烛芯效应”，进行阻燃整理的难度远远大于纯棉和纯涤纶织物[1]。迄今为止，国内外对涤棉混纺织物的阻燃整理进行了大量的实验研究，但涤棉混纺织物整理后的耐久性仍有待进一步的改善[2]。采用涤用阻燃剂1#、棉用阻燃剂2#和交联剂3#配制工作液，通过其协同作用对不同混纺比的涤棉织物进行阻燃整理，可解决涤棉混纺织物阻燃性能不佳的问题，并达到耐久性的要求[3-4]。

1 实验

1.1 材料与设备

本实验所用织物均为工厂大生产前处理后的织物，织物规格与结构参数见表1。试剂：涤用阻燃剂1#，棉用阻燃剂2#，交联剂3#，双氧水（H2O2，浙江嘉善化学有限公司），烧碱（绍兴市银琪化工有限公司），纯碱（浙江龙山化工有限公司），甲醛捕捉剂（杭州格恩纺织化工有限公司）。

表1 织物规格与结构参数

设备：GDYJ-201SY纺织品甲醛测定仪（长春吉大-小天鹅仪器有限公司），YG(B)815D-1型织物阻燃性能测试仪、Y(B)089D型全自动缩水率试验机（温州大荣纺织仪器有限公司），LT2002E电子天平（常熟市天量仪器有限责任公司），YG026H型多功能电子织物强力机（宁波纺织仪器厂），P-BO横式压染树脂机、MINI TENTER连续式定形烘干机（厦门瑞比精密机械有限公司），SHA-C水浴恒温振荡器（金坛市白塔金昌实验仪器厂），FE20实验pH计[梅特勒-托利多仪器（上海）有限公司]。

1.2 阻燃整理

1.2.1 阻燃剂类型

涤用阻燃剂1#、棉用阻燃剂2#均为磷系阻燃剂，阻燃机理属于凝聚相阻燃和中断热交换阻燃相结合。阻燃后纤维素纤维在燃烧受热时主要表现为炭化和产生N2、CO2等不可燃气体，这些气体阻断了氧的供应，实现了阻燃增效和协同作用。同时，阻燃剂分解后发生新的反应，吸收了大量的热量，避免了纤维素的分解，起到了阻燃的作用[5-6]。涤纤维阻燃的原理为阻燃抗熔融整理[7]，即燃烧时将其炭化，避免“烛芯效应”的出现，从而达到涤棉面料阻燃的目的。

1.2.2 阻燃工艺

将6种不同混纺比的涤棉织物放在标准大气环境[温度为（20±2）℃，相对湿度为（65±3）%]下调湿48 h，使试样吸湿达到平衡状态。

涤用阻燃剂1#80 g/L，棉用阻燃剂2#460 g/L，交联剂3#375 g/L，水85 g/L，轧车压力196.1 kPa，轧液率控制在70%～85%，焙烘温度165℃，焙烘时间120 s；为洗除未与布面反应的阻燃剂、反应生产的甲醛，并去除异味，在水洗锅内加入双氧水5 g/L、烧碱3 g/L、纯碱1 g/L、甲醛捕捉剂15 g/L，试样和水浴比1∶20，温度90℃，时间15 min，晾干测试。

1.3 测试

1.3.1 增重率

按GB/T 9995—1997《纺织材料含水率和回潮率的测定烘箱干燥法》测试样布的增重率。

1.3.2 阻燃性能

按GB/T 5455—2014《纺织品燃烧性能垂直方向损毁长度、阴燃和续燃时间的测定》用织物阻燃性能测试仪来测定续燃时间、阴燃时间和损毁长度。

1.3.3 pH

按GB/T 7573—2009《纺织品水萃取液pH值的测定》测试样布的pH。

1.3.4 甲醛质量分数

按GB/T 2912.1—2009《纺织品甲醛的含量》测试样布的甲醛质量分数。

1.3.5 断裂强力和断裂伸长率

按GB/T 3923.1—2013《纺织品织物拉伸性能第1部分：断裂强力和断裂伸长率的测定》测试样布的断裂强力和断裂伸长率。

1.3.6 耐洗性

按GB/T 8630—2013《纺织品洗涤和干燥后尺寸变化的测定》进行洗涤（温度50℃），然后测试阻燃性能。

2 结果与讨论

2.1 织物的垂直燃烧性能

阻燃整理后6种不同混纺比的涤棉织物垂直燃烧实验结果对比见表2。

表2 织物的垂直燃烧性能

由表2可以看出，6种不同混纺比的涤棉织物经阻燃整理后均有不同程度的增重，织物5的增重率最高，但损毁长度最长，织物1的损毁长度最短，说明织物5的阻燃难度最大，织物1的阻燃难度最小。由表2还可以看出，阻燃整理后6种不同混纺比的涤棉织物均无续燃、阴燃现象，并且损毁长度均小于150 mm，表明阻燃整理织物均符合GB/T 8965—2009《防护服装阻燃防护》中C级的要求，具有较好的阻燃性。在阴燃时间和续燃时间均为0 s的情况下，损毁长度越短越好，以垂直燃烧法得出阻燃性能从大到小为：织物1、织物2、织物6、织物3、织物4、织物5。

2.2 织物的pH和甲醛质量分数

阻燃整理后6种不同混纺比的涤棉织物pH和甲醛质量分数对比见表3。

表3 织物的pH和甲醛质量分数

pH是纺织品中涉及影响人体安全、健康的重要指标之一[8-9]。一般情况下，人体皮肤的pH为5.5～7.0，呈弱酸性。纺织品pH超标会破坏人体的弱酸性环境，引起皮肤瘙痒，并使皮肤容易受到其他病菌的侵害，甚至引发皮炎等皮肤病。由表3可以看出，阻燃整理后6种不同混纺比的涤棉织物pH最高为6.9，最低为6.1，根据GB 18401—2010《国家纺织产品基本安全技术规范》，整理织物的pH符合A类婴幼儿用品标准（4.0～7.5）。

甲醛是原浆毒物，能与蛋白质结合，长时间穿着甲醛质量分数超标的衣服，游离甲醛被吸入人体后慢慢积累，会引起呼吸道疾病，眼刺痛，头痛；若人体长期接触甲醛，还会导致皮炎、皮肤瘙痒甚至溃烂等。织物甲醛质量分数的限定是纺织品非常重要的指标之一[10]。由表3可以看出，阻燃整理后6种不同混纺比的涤棉织物甲醛质量分数为51～55 mg/kg，根据GB 18401—2010《国家纺织产品基本安全技术规范》，整理织物的甲醛质量分数达到B类直接接触皮肤产品的要求。

2.3 织物的断裂强力和断裂伸长率

阻燃整理后6种不同混纺比的涤棉织物断裂强力和断裂伸长率见表4。由表4可知，阻燃整理后6种不同混纺比的涤棉织物的经纬向断裂强力均有不同程度的降低，其中织物6的强力损失率最低；但综合来看，6种涤棉织物的断裂强力损失率均较低，最大强损为12.9%，断裂强力损失处于可接受的范围，不影响其使用性能。

表4 织物的断裂强力和断裂伸长率

2.4 织物的耐洗性

6种不同混纺比的涤棉织物的耐洗性对比见表5。由表5可以看出，在外力的作用下，阻燃剂与织物结合得非常牢固，6种不同混纺比的涤棉织物阻燃整理后水洗20次几乎对阻燃性能无影响，阻燃效果仍然非常好，续燃时间和阴燃时间均为0 s；织物5的损毁长度最长，但整理织物的损毁长度均小于150 mm，具有良好的阻燃性，水洗20次后6种织物的阻燃性能仍可以达到GB/T 8965—2009《防护服装阻燃防护》中的C级。

表5 织物的阻燃耐洗性

3 结论

（1）6种不同混纺比的涤棉织物经阻燃整理后，续燃时间和阴燃时间均为0 s，并且损毁长度均小于150 mm，阻燃整理织物均符合GB/T 8965—2009《防护服装阻燃防护》中C级的要求，具有较好的阻燃性。以垂直燃烧法得出阻燃性能从大到小为：织物1、织物2、织物6、织物3、织物4、织物5。

（2）经阻燃整理后，6种不同混纺比的涤棉织物的pH均为4.0～7.5，达到GB 18401—2010《国家纺织产品基本安全技术规范》中的A类婴幼儿用品标准，甲醛质量分数均小于75 mg/kg，达到B类直接接触皮肤产品的要求。

（3）经阻燃整理后，6种不同混纺比的涤棉织物经纬向断裂强力损失率较低，最高强损只有12.9%，处于可接受范围，不影响其使用性能。

（4）经阻燃整理后，6种不同混纺比的涤棉织物经20次水洗后，阴燃时间和续燃时间均为0 s，损毁长度均小于150 mm，仍可以达到GB/T 8965—2009《防护服装阻燃防护》中C级的要求。