棉織物阻燃整理中的強力保護研究

石月，曾濤，何陸春，段淑雅，沈麗，朱泉

[1.明仁精細化工（嘉興）有限公司，浙江嘉興314000；2.廣東德潤紡織有限公司，廣東佛山528306；3.東華大學(xué)化學(xué)化工與生物工程學(xué)院，上海201620]

棉織物以柔軟、透氣、吸濕、舒適等優(yōu)良的服用性能成為最常用的面料之一，廣泛用于服裝面料、裝飾織物和產(chǎn)業(yè)用織物，但棉織物不具備阻燃性，影響了應(yīng)用。早期棉織物的耐久性阻燃劑主要是THPC和Pyrovatex CP，它們的阻燃效果良好，但也存在一些缺陷，如游離甲醛、織物強力損失等。目前對棉織物的阻燃研究較多，如采用磷氮膨脹型阻燃整理，以及采用不同單體合成新型阻燃劑[1-8]。研究發(fā)現(xiàn)，經(jīng)過阻燃整理的織物脆性增大，紗線的斷裂強力和伸長率降低，同時撕破強力也明顯下降[7-10]。對阻燃織物的強力保護研究很少，李玲報道了芳砜綸織物阻燃整理后采用柔軟劑可以提高撕破強力[11]。也有報道采用纖維強力保護劑和柔軟劑可減少樹脂和抗皺整理后織物的強力損失[12-14]。

棉織物經(jīng)過阻燃整理后損毀炭長變短，阻燃性能提高，但是織物經(jīng)阻燃整理后脆性增加、手感變硬、撕破強力降低（強力一般會下降20%～30%[8-11]）。本實驗在阻燃整理配方中加入纖維強力保護劑和柔軟劑，考察棉織物的阻燃性能及強力變化，在保證阻燃性能的前提下保持織物的撕破強力。

1 實驗

1.1 材料和儀器

1.1.1 織物

斜紋純棉紗卡色布20 tex×16 tex，128×60。

1.1.2 藥品

阻燃劑8600（低分子質(zhì)量聚磷酸酯）、8702（低分子質(zhì)量聚磷酸銨）、8602（環(huán)狀磷酸酯）、8601（棉用含磷阻燃劑），滲透劑8700、柔軟劑DM-3110（脂肪酸酰胺類）（廣東德美精細化工集團有限公司），強力保護劑SVN-01（氧化聚乙烯蠟分散液，上海綠紡化工有限公司），強力保護劑6188（硅蠟接枝共聚物，上海諾科化工新材料有限公司），柔軟劑T-618（氨基聚醚硅油，張家港市德寶化工有限公司），其他藥品均為市售分析純。

1.1.3 儀器

UPEI連續(xù)式織物熱定型機、P-AO橫式小軋車（Rapid公司），YG581D-1垂直燃燒儀、YG003D強力試驗機（溫州大榮紡織儀器公司），F(xiàn)A2004型家用洗衣機[松下電器（中國）公司]。

1.2 阻燃整理工藝

工藝配方：阻燃劑8600 300 g/L，8702 250 g/L，8602 50 g/L，8601 30 g/L，滲透劑8700 2 g/L。工藝流程：二浸二軋→預(yù)烘（100℃，3 min）→焙烘（150℃，3 min）→二浸二軋（燒堿10 g/L）→冷水洗（1 min）→熱水洗（80℃，2 min）→冷水洗（1 min）→烘干。

1.3 測試

垂直燃燒性能：按GB/T 8965.1—2009《防護服阻燃防護 第1部分》測定。3經(jīng)3緯取樣，試樣尺寸300 mm×80 mm，火源高度4 cm，點火時間12 s，評判等級見表1。

表1 紡織品燃燒等級

增重率：按GB 9995—1997《紡織材料含水率和回潮率的測定：烘箱干燥法》測試，增重率=（m1/m0-1）×100%，式中：m0為織物整理前的質(zhì)量；m1為織物整理后的質(zhì)量。

撕破強力：按GB/T 3917.1—2009《紡織品 織物撕破性能第一部分：沖擊擺錘法撕破強力的測定》測試。5經(jīng)5緯取樣（試樣尺寸80 mm×63 mm）測試，取平均值。強力保留率=F1/F0×100%，式中：F0為織物整理前的撕破強力，F(xiàn)1為織物整理后的撕破強力。

耐久性：按AATCC 150—2012《服裝經(jīng)家庭水洗后的尺寸穩(wěn)定性》進行測試，洗滌溫度（40±2）℃，過硼酸鈉6 g/L，標準合成洗滌劑24 g/L。

2 結(jié)果與討論

2.1 棉織物阻燃整理效果

由表2可知，織物經(jīng)過阻燃整理后阻燃性能良好，損毀炭長達到7.9 cm，無續(xù)燃、陰燃現(xiàn)象，且經(jīng)50次家用洗滌后損毀炭長保持在10 cm以下，達到國家B級標準。另外，織物經(jīng)過阻燃整理后經(jīng)向強力保留率為70.06%，緯向強力保留率只有62.37%，說明阻燃整理對織物的撕破強力有較大影響?？椢镌谧枞颊砗蟪霈F(xiàn)撕破強力損傷問題，一般由兩方面因素造成：（1）阻燃整理中發(fā)生交聯(lián)反應(yīng)形成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，阻礙了纖維之間的相對滑動和棉纖維單元結(jié)構(gòu)的運動；（2）一般阻燃整理液呈酸性，棉織物耐堿不耐酸，阻燃整理又需要高溫焙烘，兩者共同作用使得纖維素大分子鏈降解[8-9]。

表2 阻燃整理前后棉織物性能對比

2.2 強力保護劑對阻燃織物強力的影響

在優(yōu)化的阻燃整理工藝配方中加入強力保護劑SVN-01、6188，它們能與阻燃整理液穩(wěn)定共存，不產(chǎn)生沉淀。

從表3可以看出，加入強力保護劑SVN-01可以明顯提高織物的撕破強力保留率。SVN-01用量小于4 g/L時，織物的阻燃性能基本不受影響，經(jīng)過50次水洗后仍能保證損毀炭長在10 cm以內(nèi)。SVN-01用量為4 g/L時，織物的經(jīng)向和緯向強力保留率都超過100%，原因是SVN-01是氧化聚乙烯蠟，具有優(yōu)良的潤滑性能，能改善纖維表面的潤滑性能，降低纖維間的摩擦系數(shù)，使應(yīng)力分散，從而提高撕破強力[13]。進一步增加SVN-01用量，對強力的提升效果和阻燃性能的影響不大。

使用6188對織物的強力提升也很明顯。用量達5 g/L時織物的經(jīng)向強力與原布類似，緯向強力已經(jīng)超過原布。但是6188的使用對阻燃效果的影響比較明顯，加入2 g/L 6188就使損毀炭長從7.9 cm提高到9.2 cm，水洗50次后損毀炭長已超過10 cm，隨著用量的增加，阻燃性能進一步下降。

表3 強力保護劑用量對織物性能的影響

2.3 柔軟劑對阻燃織物強力的影響

從表4可以看出，織物的撕破強力隨著DM-3110用量的增加而提升，脂肪酰胺基的烷基部分能賦予織物一定的柔軟性，改變纖維的靜、動摩擦系數(shù)，當靜摩擦系數(shù)改變時，觸摸有平滑感，易于在纖維或織物上移動；當動摩擦系數(shù)改變時，纖維與纖維之間的微細結(jié)構(gòu)易于移動，因此能改善阻燃整理后織物的強力[13-14]。但加入柔軟劑后織物的阻燃性能有所下降（加入柔軟劑DM-3110 30 g/L后損毀炭長增加為8.9 cm）。但隨著水洗次數(shù)的增加，整理后織物的損毀炭長反而降低，可能是由于柔軟劑中含有助燃成分，多次洗滌后助燃成分被去除，阻燃效果反而變好。當DM-3110用量達到60 g/L時，阻燃整理織物的強力保留率達到100%，且阻燃效果達到國家B級標準。

整理后織物的阻燃性能在T-618用量從5 g/L增加至15 g/L時并未受到太大影響，且織物的撕破強力也逐步提升。用量為15 g/L時，織物強力已超過原布，且水洗后損毀炭長仍保持在10 cm以下。這是由于氨基聚醚改性硅油T-618含有大量的聚醚基團，且在結(jié)構(gòu)上以側(cè)鏈排列，整理后在織物上形成一層聚醚膜，降低了纖維與纖維之間的摩擦系數(shù)，使整理后的織物獲得優(yōu)良的柔軟手感，同時，摩擦系數(shù)的降低使織物在受到外力時紗線便于滑動，從而使應(yīng)力分散更為均勻，提高了阻燃織物的撕破強力[14]。

表4 柔軟劑用量對阻燃后整理織物性能的影響

2.4 經(jīng)濟適用性分析

由于強力保護劑6188使用后阻燃性能不佳，因而對其他3種助劑進行經(jīng)濟適用性分析?？紤]強力恢復(fù)到原布水平，并且能夠維持良好的阻燃性和耐洗性，SVN-01用量為4 g/L，DM-3110用量為60 g/L，T-618用量為15 g/L，計算添加后增加的成本，結(jié)果如表5所示。雖然柔軟劑DM-3110單價較低，但是用量大，綜合比較價格與阻燃性能保持和強力提升效果，強力保護劑SVN-01是實用性較好的強力提升助劑。

表5 經(jīng)濟適用性分析

3 結(jié)論

（1）加入強力保護劑SVN-01 4 g/L，織物的經(jīng)向和緯向強力保留率都超過100%，且對阻燃性能影響不大。強力保護劑6188用量達到5 g/L時，織物的經(jīng)向強力與原布類似，但對阻燃性能有一定影響。

（2）柔軟劑DM-3110用量60 g/L和T-618用量為15 g/L時，阻燃整理織物的強力保留率達到100%，且阻燃效果良好。

（3）SVN-01雖然單價較高，但綜合考慮用量和阻燃性能，是實用性較好的強力提升助劑。