纯棉织物硼氮协同阻燃的应用研究

摘要

棉纤维具有优异的吸湿透气性、良好的染色性和生态相关性，并且来源广泛，因而受到人们广泛欢迎。但是棉纤维属易燃纤维，存在燃烧的危险性，由棉织物引发的火灾已严重影响人们的生命财产安全。棉织物在带来各种产品的同时，也给我们带来了火灾隐患，如飞机、火车、轮船上所用的大量纺织品以及室内装饰品包括地毯、窗帘、墙纸等，都是十分容易燃烧的物质。针对这一情况，各国相继制定了许多阻燃法规。为了预防火灾，保护人类生命财产安全，我国对阻燃技术和阻燃产品的研究越来越重视。纤维素纤维阻燃产品作为阻燃产品中的一个重要组成部分，其开发和应用受到了广泛关注。
　　 具有阻燃作用的最常用的元素有:第ⅤA族的氮、磷、锑，第ⅦA族的氯、溴，第ⅢA族的硼、铝，第ⅣB族的钛、锆等。传统棉织物的阻燃剂以磷系阻燃剂和含卤阻燃剂为主。这类阻燃剂阻燃性能良好，但存在易使织物变色，产生甲醛、臭味和有毒性等问题。硼系阻燃剂以其优良的阻燃、低毒和抑烟等特性正引起人们的注意，成为令人瞩目的阻燃剂品种。
　　 对于多元羧酸类整理剂的研究表明，分子中含有两个或更多个相邻顺式羧基的多元羧酸类化合物能和纤维素纤维进行交联反应。基于上述事实，曾有关于抗皱整理的文献报道，丁烷四羧酸(BTCA)是公认效果较好的多元羧酸防皱整理剂。本文在研究过程中借鉴多元羧酸的交联性能这一思路，考虑使用多元羧酸类交联剂柠檬酸、含氮多元羧酸类交联剂乙二胺四乙酸二钠和含活性基的多聚胺类物质作为整理交联剂，期望乙二胺四乙酸二钠、柠檬酸、含活性基的多聚胺类物质既可以和棉纤维形成化学键交联，又能通过富电子结构特点的氮和含空轨道的硼原子形成配位键结合，也能和含硼阻燃剂进行交联反应，通过多维网状交联从而使纯棉织物获得良好的阻燃效果，探索纯棉织物环保阻燃整理的新途径。
　　 本文研究了阻燃剂的选择，本课题选定硼酸作为阻燃整理剂。在交联剂乙二胺四乙酸二钠、柠檬酸、含活性基的多聚胺类物质，催化剂次亚磷酸钠存在的条件下，阻燃剂硼酸在纯棉织物阻燃整理中的应用性能，优化了三个阻燃体系的整理工艺，采用电子扫描电镜分析、红外光谱分析、元素分析等手段对整理织物的结构进行了表征。结果表明，经过整理后的纯棉织物无续燃，具有良好的阻燃性，同时整理织物的强力损失较小，白度几乎没有损失，耐水洗性稍差。研究表明，用硼氮协同阻燃开发新的棉织物环保阻燃有进一步的研究意义。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 纤维素的组成、结构和性质

1．1．1 纤维素的组成

1．1．2 纤维素的结构

1．1．3 纤维素的性质

1．2 我国棉织物阻燃的历史及研究现状

1．3 阻燃剂

1．3．1 磷系阻燃剂

1．3．2 卤系阻燃剂

1．3．3 氮系阻燃剂

1．3．4 硼系阻燃剂

1．3．5 硅系阻燃剂

1．4 棉织物的阻燃机理、阻燃剂的阻燃机理

1．4．1 表面覆盖理论

1．4．2 气体稀释理论

1．4．3 吸热散热理论

1．4．4 化学反应理论，脱水、缩合、环化、交联等反应

1．4．5 捕获高能自由基理论

1．5 国内外含硼阻燃剂的研究动态

1．5．1 硼系阻燃剂研究的必要性

1．5．2 硼系阻燃剂研究的动态

1．5．3 硼系阻燃剂的开发

1．6 国内外阻燃织物的标准和测试方法

1．6．1 国外阻燃织物的标准和测试方法

1．6．2 国内阻燃织物的标准和测试方法

1．7 本课题的研究意义

第二章 实验部分

2．1 实验材料和试剂

2．2 实验仪器

2．3 实验方法

2．3．1 阻燃剂的选择

2．3．2 阻燃整理液的制备

2．3．3 阻燃整理的工艺

2．3．4 试验测试

第三章 结果与讨论

3．1 EDTA体系对棉织物的整理

3．1．1 阻燃剂硼酸对整理效果的影响

3．1．2 交联剂乙二胺四乙酸二钠对整理效果的影响

3．1．3 催化剂次亚磷酸钠对整理效果的影响

3．1．4 整理液的pH对整理效果的影响

3．1．5 焙烘温度对整理效果的影响

3．1．6 焙烘时间对整理效果的影响

3．1．7 整理织物的扫描电镜分析

3．1．8 整理织物的红外光谱分析

3．1．9 整理织物的元素分析

3．2 柠檬酸体系对棉织物的整理分析和结果讨论

3．2．1 阻燃剂硼酸对整理效果的影响

3．2．2 交联剂柠檬酸对整理效果的影响

3．2．3 催化剂次亚磷酸钠对整理效果的影响

3．2．4 整理液的pH对整理效果的影响

3．2．5 焙烘温度对整理效果的影响

3．2．6 焙烘时间对整理效果的影响

3．2．7 整理织物的扫描电镜分析

3．2．8 整理织物的红外光谱分析

3．2．9 整理织物的元素分析

3．3 多聚胺体系对棉织物的整理

3．3．1 阻燃剂硼酸对整理效果的影响

3．3．2 交联剂多聚胺对整理效果的影响

3．3．3 催化剂次亚磷酸钠对整理效果的影响

3．3．4 整理液的pH对整理效果的影响

3．3．5 焙烘温度对整理效果的影响

3．3．6 焙烘时间对整理效果的影响

3．3．7 多聚胺体系整理棉织物前后的扫描电镜分析

3．3．8 多聚胺体系整理棉织物前后的红外光谱分析

3．3．9 多聚胺体系整理棉织物前后的元素分析

第四章 结论

参考文献

个人简介

致谢