随着国民经济的发展和人民生活水平的提高,我国汽车的需求量迅猛增加。汽车是产业用纺织材料最大的应用领域。由于汽车在行驶过程中的电路及发动机等故障、交通事故等极易引起火灾,所以对内饰织物进行阻燃处理十分必要和重要。
汽车内饰织物包括梭织布、针织布和非织造布等,经过起绒的针织纬编织物具有丰满柔软舒适的手感,高贵华丽,是轿车内饰织物的首选面料。研究发现,绒类面料的阻燃与梭织及普通针织面料相比有其特殊性,阻燃较困难。本文在对梭织汽车内饰布和纬编针织绒进行阻燃研究的基础上,采用磷一氮协效阻燃整理的方法,赋予纬编针织绒良好的阻燃性能。
1 实验
1.1原材料
涤纶梭织汽车内饰布,涤纶提花毛圈绒汽车内饰布,有机磷阻燃剂,三嗪衍生物,渗透剂JFC,渗透剂INVADINE PBN。
1.2阻燃整理工艺
配置阻燃整理工作液一浸轧-÷烘干(100℃)一焙烘(155℃,3 min)_洗涤_烘干(100℃)
1.3测试
阻燃测试:按GB 8410—2006《汽车内饰材料的燃烧特性》的方法测定。
热重分析:采用TG 209 F型热重分析仪(德国NETzscH公司)测试,氮气气氛,升温速率20 cc/min,温度范围为室温至600℃。
2结果与讨论
2.1不同织物的阻燃性能
分别对涤纶梭织汽车内饰织物,涤纶提花毛圈绒汽车内饰织物进行了阻燃处理,工作液配方为:有机磷阻燃剂150 g/L;渗透剂JFc 1 g/L。
经过阻燃整理后,两种织物的阻燃性能均得到提高。根据目前公认的有机磷阻燃机理5J,阻燃剂高温下分解生成聚磷酸和聚偏磷酸等,聚偏磷酸是一种黏度很大的不燃性液体,以液态膜的形式覆盖在高分子基质材料上,阻隔其与空气及其它可燃物的接触;同时,聚偏磷酸为强酸和强脱水剂,使高分子基质材料脱水炭化,生成水和焦炭。这种导热性很差的石墨状炭层具有致密的结构,覆盖在基体表面,起到了隔绝空气、隔热和延缓基体受热分解的作用,从而发挥阻燃作用。在气相,有机磷阻燃剂在高温下分解放出难燃气体,降低了基材燃烧产生的可燃气体的浓度从而起到阻燃作用。
经阻燃整理的梭织布可以达到A一0。
未经阻燃整理的织物外推起始失重温度为419.8℃,经过阻燃整理的织物的外推起始失重温度为397.5℃,这是因为阻燃剂的分解温度比涤纶的分解温度低,分解出的难燃气体在一定程度上起到了气相阻燃作用。未经阻燃处理的织物质量保持率为17.3%,经过阻燃整理后质量保持率为26.0%,即阻燃织物的残炭量提高8.7%,这是有机磷阻燃剂燃烧时的生成物,催化涤纶纤维发生吸热脱水成炭反应,在凝聚相产生致密的炭层起到了阻燃作用’1 o。
经同样配方和工艺条件整理的两种织物,其阻燃性是不同的。涤纶梭织汽车内饰织物阻燃性可到达A一0,而绒布的阻燃性虽然有所提高,但整理后的绒布仍然燃烧147mm,74.2 s后才熄灭,只能达到C级。这可能是因为织物进行了起绒加工后,微细的绒毛更易点燃,这种织物与空气的接触面积远大于梭织或普通针织物,而且难以形成致密的炭层,不足以隔热和隔离空气。所以,采用普通的阻燃处理难以满足使用要求。
2.2磷一氮复合阻燃剂对涤纶提花毛圈绒汽车内饰织物的整理) 采用三嗪衍生物为阻燃协效剂,对汽车内饰绒织物进行整理。整理液配方为:有机磷阻燃剂分散液100 g/L;三嗪衍生物50∥L;渗透剂5 IIll/L。均质机高速搅拌10 min。
在整理液中加入三嗪衍生物后,绒布的阻燃性能显著提高,达到点不燃的A—O级。这是因为在燃烧时,除2.1所述有机磷分解物使涤纶纤维脱水形成的炭层阻燃外,三嗪衍生物受热分解放出不燃性气体如N地、水蒸气等,阻碍了涤纶基材与空气的接触并带走部分热量。
同时也存在凝聚相协效阻燃的可能,有机磷阻燃剂及三嗪衍生物在燃烧时,磷的氧化物与氮化合物形成P—N—P和P—O—P,通过P—C形成的是焦化碳结构的糊状物p1,这种糊状物更易有效覆盖基质特别是微细毛圈绒,起到了阻燃作用。特别需要指出的是,工作液的均匀性对阻燃效果有较大影响。工作液制备过程中,需要保持足够的搅拌速度。
3 结论
对于相同阻燃剂配方和工艺,纬编针织绒的阻燃比普通梭布困难;采用三嗪衍生物作为协效剂与有机磷阻燃剂复配对涤纶纬编针织绒具有良好的阻燃效果,复合阻燃剂的均匀性对阻燃效果有较大的影响,配制过程中需保持高速搅拌。