石月，曾濤，何陸春，段淑雅，沈麗，朱泉

[1.明仁精細(xì)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(qiáng)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(qiáng)力和伸長率降低，同時(shí)撕破強(qiáng)力也明顯下降[7-10]。對阻燃織物的強(qiáng)力保護(hù)研究很少，李玲報(bào)道了芳砜綸織物阻燃整理后采用柔軟劑可以提高撕破強(qiáng)力[11]。也有報(bào)道采用纖維強(qiáng)力保護(hù)劑和柔軟劑可減少樹脂和抗皺整理后織物的強(qiáng)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(qiáng)力降低（強(qiáng)力一般會(huì)下降20%～30%[8-11]）。本實(shí)驗(yàn)在阻燃整理配方中加入纖維強(qiáng)力保護(hù)劑和柔軟劑，考察棉織物的阻燃性能及強(qiáng)力變化，在保證阻燃性能的前提下保持織物的撕破強(qiáng)力。

1 實(shí)驗(yàn)

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(xì)化工集團(tuán)有限公司），強(qiáng)力保護(hù)劑SVN-01（氧化聚乙烯蠟分散液，上海綠紡化工有限公司），強(qiáng)力保護(hù)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(jī)、P-AO橫式小軋車（Rapid公司），YG581D-1垂直燃燒儀、YG003D強(qiáng)力試驗(yàn)機(jī)（溫州大榮紡織儀器公司），F(xiàn)A2004型家用洗衣機(jī)[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(hù)服阻燃防護(hù) 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(diǎn)火時(shí)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(qiáng)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(qiáng)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(qiáng)力保留率=F1/F0×100%，式中：F0為織物整理前的撕破強(qiáng)力，F(xiàn)1為織物整理后的撕破強(qiáng)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(jìn)行測試，洗滌溫度（40±2）℃，過硼酸鈉6 g/L，標(biāo)準(zhǔn)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(dá)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(dá)到國家B級標(biāo)準(zhǔn)。另外，織物經(jīng)過阻燃整理后經(jīng)向強(qiáng)力保留率為70.06%，緯向強(qiáng)力保留率只有62.37%，說明阻燃整理對織物的撕破強(qiáng)力有較大影響?？椢镌谧枞颊砗蟪霈F(xiàn)撕破強(qiáng)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(dòng)和棉纖維單元結(jié)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)；（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(qiáng)力保護(hù)劑對阻燃織物強(qiáng)力的影響

在優(yōu)化的阻燃整理工藝配方中加入強(qiáng)力保護(hù)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(qiáng)力保護(hù)劑SVN-01可以明顯提高織物的撕破強(qiáng)力保留率。SVN-01用量小于4 g/L時(shí)，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(shí)，織物的經(jīng)向和緯向強(qiáng)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(qiáng)力[13]。進(jìn)一步增加SVN-01用量，對強(qiáng)力的提升效果和阻燃性能的影響不大。

使用6188對織物的強(qiáng)力提升也很明顯。用量達(dá)5 g/L時(shí)織物的經(jīng)向強(qiáng)力與原布類似，緯向強(qiáng)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(jìn)一步下降。

表3 強(qiáng)力保護(hù)劑用量對織物性能的影響

2.3 柔軟劑對阻燃織物強(qiáng)力的影響

從表4可以看出，織物的撕破強(qiáng)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(dòng)摩擦系數(shù)，當(dāng)靜摩擦系數(shù)改變時(shí)，觸摸有平滑感，易于在纖維或織物上移動(dòng)；當(dāng)動(dòng)摩擦系數(shù)改變時(shí)，纖維與纖維之間的微細(xì)結(jié)構(gòu)易于移動(dòng)，因此能改善阻燃整理后織物的強(qiáng)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(dāng)DM-3110用量達(dá)到60 g/L時(shí)，阻燃整理織物的強(qiáng)力保留率達(dá)到100%，且阻燃效果達(dá)到國家B級標(biāo)準(zhǔn)。

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(shí)并未受到太大影響，且織物的撕破強(qiáng)力也逐步提升。用量為15 g/L時(shí)，織物強(qiáng)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(tuán)，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(shí)，摩擦系數(shù)的降低使織物在受到外力時(shí)紗線便于滑動(dòng)，從而使應(yīng)力分散更為均勻，提高了阻燃織物的撕破強(qiáng)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(jì)適用性分析

由于強(qiáng)力保護(hù)劑6188使用后阻燃性能不佳，因而對其他3種助劑進(jìn)行經(jīng)濟(jì)適用性分析。考慮強(qiáng)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(jì)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(jià)較低，但是用量大，綜合比較價(jià)格與阻燃性能保持和強(qiáng)力提升效果，強(qiáng)力保護(hù)劑SVN-01是實(shí)用性較好的強(qiáng)力提升助劑。

表5 經(jīng)濟(jì)適用性分析

3 結(jié)論

（1）加入強(qiáng)力保護(hù)劑SVN-01 4 g/L，織物的經(jīng)向和緯向強(qiáng)力保留率都超過100%，且對阻燃性能影響不大。強(qiáng)力保護(hù)劑6188用量達(dá)到5 g/L時(shí)，織物的經(jīng)向強(qiáng)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(shí)，阻燃整理織物的強(qiáng)力保留率達(dá)到100%，且阻燃效果良好。

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