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丙烯酸盐阻燃棉织物的制备与性能研究

更新时间:2009-03-28

前 言

棉纤维是一种天然纤维材料,在纺织材料领域有着广泛的应用,具有穿着舒适、柔软保暖、易染色、良好的透气性等优点[1~2]。它的纤维素成分占到了总质量的约94%[3]。然而,棉的极限氧指数很低只有18.1,属易燃纤维,极易引起火灾。而棉纤维的结构中主要还有碳、氢、氧三种元素[4],因此,可以用阻燃剂对纤维素纺织品进行阻燃。眼下,大多数阻燃剂为卤系磷系阻燃剂,这类阻燃剂对环境具有一定的危害性[5],因此研究一种无毒无磷无卤的绿色环保型阻燃剂对棉纤维的应用具有重要意义。

本文利用化学法将丙烯酸接枝到棉纤维织物上,经碱化和离子化反应后使羧酸盐接到棉纤维分子上,从而使棉纤维纺织物具有类似的海藻酸钙纤维的自阻燃性。本文采用丙烯酸盐阻燃棉纤维的方法,尚未见文献报道,为棉纤维纺织物的阻燃开辟了一条新路径。

1 实验

1.1 实验原料及实验设备

100%棉纤维纺织物,哈尔滨市棉织厂;丙酮,硫酸铝,氢氧化钠,无水乙醇,无水氯化钙,天津市天利化工试剂有限公司;硝酸铈铵,天津市光复精细化工研究所;硝酸,黑龙江省双城市鑫田化学试剂制造有限公司。

Spectrum400可见分光光度计,美国Perkin-Elmer公司;RGT-20A微机控制电子万能试验机,深圳市瑞格尔仪器有限公司;Quanta200电子扫描显微镜,美国FET公司;JF-3氧指数仪,江宁县分析仪器厂;Pyris-1热重分析仪,美国Perkin-Elmer公司。

目前海归新生代企业家与父辈们因思维模式很不相同,总容易出现许多争执,意见很难相统一。除了因为人生阅历不同之外,还因为教育环境大大改变。现代教育喜欢强化人们的技能,让孩子的某些特质得到了强化,做事容易显得标新立异。但随着经历的事情多了以后,孩子就会想到父母为人处世方法的必要性,身上就越来越会表现出父母所具有的特质,也就是说孩子是父母的镜子。所以,任何时候父母总是孩子最好的老师,一方面是遗传给孩子的相同基因,另一方面是言传身教,给孩子以帮助。

高中遇到的很多解析几何题,特别是一些证明题,给人的感觉总是充满了机缘巧合.通过学习分析探究这些题目,发现所给的条件往往都是一般问题的特殊化处理.一些看似简单的条件,往往都是做了精心的设计.因此在解题过程中,对所给条件内在联系的把握至关重要.

1.2 试验样品的制备

(5)水洗/醇洗:将盐化后的棉纤维织物用蒸馏水充分洗涤后再用乙醇进行洗涤,烘干用于阻燃性的性能测试。

(2)丙烯酸接枝棉纤维织物的制备:配置0.28mol/L硝酸溶液于三口烧瓶中,使浴比为1∶100,向溶液中加入硝酸铈铵使得其溶液浓度为0.02mol/L[7],再加入约3mg的Cu作为阻聚剂,放入上述中预处理后的棉纤维织物。将三口烧瓶分别置于40℃、50℃、60℃水浴锅中,把减压蒸馏过的丙烯酸缓缓地加入三口烧瓶,使得丙烯酸的浓度分别为6%,7%,8%,9%,10%,搅拌反应时间分别设置3.5h、4.0h、4.5h、5.0h、5.5h、6.0h。将接枝后的棉纤维织物取出,用蒸馏水充分洗涤,除去铈离子至棉织物为中性,最后用乙醇清洗一遍,改善接枝后的棉样布的硬度,烘干备用。

操作:嘱患者在治疗前2min自下而上揉搓耳廓,使血管充盈。患者取坐位,常规消毒后,用三棱针点刺,医者带一次性手套反复挤捏点刺穴位周围促进出血,出血量至血色由深色变正常血色为止。

(3)碱化棉纤维织物的制备:将接枝烘干后的棉纤维织物放入配置为0.1mol/L的氢氧化钠的乙醇溶液中[8],浴比1∶50,在60℃的水浴锅中碱化1h、1.5h、2h后取出,用蒸馏水洗涤至中性,用于离子化反应。

(4)阻燃棉纤维织物的离子化:将碱化后的棉织物置于盛有乙醇的圆底烧瓶中[9],再将配置好的6%、7%、8%、9%、10%的 Al3+溶液倒入烧瓶中,使得乙醇∶水=2∶1。将该反应置于60℃水浴锅中充分反应 6h、12h、24h 后取出。

(1)棉纤维织物的预处理和预氧化:将棉织物裁剪成50×70mm的样布,蒸馏水水煮2h除去杂质,烘干备用。配置一定浓度的硝酸溶液,取适量置于圆底烧瓶中,再向硝酸溶液中加入硝酸铈铵(CAN)[6],使得硝酸铈铵浓度为0.02mol/L,浴比为1∶50,水浴锅中温度梯度设置为35℃、30℃、25℃,时间反应梯度分别设置为 3h、2.5h、2h、1.5h、1h 后取出,放入65℃的烘箱中烘干至恒重。

1.3 实验性能测试

(2)阻燃棉织物的傅里叶红外光谱测试(FTIR)[11]:对不同阶段处理的棉织物进行FTIR测试。测试所用波数扫描范围为4000~400cm-1,所用仪器光谱分辨率为 4cm-1,扫描次数为 32 次[12~13]

保持其他反应条件不变,用不同浓度的Al3+与接枝后的阻燃棉织物反应,最后分别测量他们的极限氧指数,曲线呈现先上升后下降的趋势。由曲线走势可以看出,当Al3+的浓度在7%~10%范围内时,极限氧指数随着铝离子浓度的增大而增加[15],棉纤维织物阻燃性增大。当Al3+浓度高于10%时,阻燃织物的极限氧指数随着铝离子浓度的增加而降低,棉纤维织物阻燃性降低。由此可见,当Al3+的浓度为10%时,棉织物的极限氧指数最高为30.3,此时棉纤维织物的阻燃性最好。

(1)阻燃棉织物的氧指数(LOI)测试:按照《GB/T5454-1997纺织品燃烧性能氧指数法》和《GB/T6529-1986纺织品的调湿和试验用标准大气》的要求[10],对试验样品进行测试。

沙巴贝酒庄的法国酿酒师尼可拉斯·德拉克松对詹姆斯作出了回应。为了提高葡萄的品质,沙巴贝将采收期控制在一年两次并避免在雨季采收。农民采收葡萄的每公斤单位薪资也在提高。虽然阿方斯莱弗宁可以酿成令人愉悦的桃红葡萄酒,但要将它想酿成世界级的红葡萄酒还是不够理想。因此,就像哈登一样,沙巴贝正在与农民合作种植其他葡萄品种。尼可拉斯已经对法国老式思维和严格的规章制度感到厌烦,认为这限制了法国生产商的竞争力。他热爱自己在巴厘岛面临的挑战,因为他善于利用创新技术来提供葡萄酒的质量。他的座右铭是:“昨日的创新就是今天的传统。”

(4)阻燃棉织物的热重分析测试(TGA):氮气气氛,载气流速为20mL/min,升温速率为15℃/min,温度变化范围为40~700℃,样品质量范围为4.8~7.5mg[14]

2 结果与讨论

2.1 棉纤维纺织物的原样与阻燃棉纤维纺织物的红外表征

  

图1 未处理的和接枝后的棉纤维织物的红外谱图Fig.1 The FTIR spectra of untreated and grafted cotton fiber fabric

图1中曲线a为棉纤维纺织物原样,曲线b为丙烯酸接枝后的棉纤维纺织物。从图中可以看出b图在1454cm-1出现新的吸收峰。3433cm-1为-OH的特征伸缩振动吸收峰;2906cm-1为-CH2-、-CH-的伸缩振动吸收峰;1577cm-1为-COO-特征峰。从图中对比可以看出棉纤维1454cm-1处几乎没有吸收峰,而阻燃棉纤维在1454cm-1处有的特征吸收峰,表明棉纤维上接枝上了丙烯酸。

2.2 丙烯酸阻燃棉纤维纺织物的电镜微观形貌

2.3.3 不同离子与阻燃棉织物性能的关系

  

图2 经过不同条件处理的棉纤维织物的微观形貌图Fig.2 The SEM images of cotton fiber fabric treated under different conditions

2.3 阻燃性能分析

图3,图4,图5分别是预氧化温度,离子浓度,离子种类对阻燃棉纤维织物的极限氧指数测试的影响情况。

2.3.1 预氧化温度对阻燃棉织物性能的影响

保持其他所有条件不变,改变预氧化的温度,分别对棉纤维织物进行极限氧指数的测试,得到如图所示的趋势图。由此可以看出,在一定范围内,阻燃棉纤维织物的极限氧指数随预氧化温度的增加先减小后增大又减小。温度高于32℃时,极限氧指数随温度的变化缓慢增加直到温度为35℃时,达到最高点38.3,此时棉纤维织物的阻燃性最好。当温度高于35℃后,极限氧指数缓慢降低。

  

图3 预氧化温度对阻燃棉织物性能的影响Fig.3 The effect of preoxidation temperature on the properties of flame retardant cotton fiber fabric

2.3.2 Al3+离子盐化浓度对阻燃棉织物的影响

全国性的职业技能大赛创设真实的工作环境,提供贴近生产实际的项目,要求参赛学生通过实际操作完成生产要求[3]。职业技能大赛规程强调学生通过小组分工合作在规定的时间完成比赛任务书,故比赛方式不仅体现了参赛学生的职业技能,还提高了学生团队协作的能力。贵州电子信息职业技术学院参考全国职业技能大赛的比赛模式,改变和调整了通信专业的教学方式,以达到提高通信专业人才培养目标。

参与本次实验的1424例冠心病患者所有数据均行SPSS17.0软件处理,诊断准确率、灵敏度、特异度对比用率(%)的形式表示,行卡方检验,当数据对比呈现为P<0.05的差异性时,统计学意义存在。

(3)阻燃棉织物的形貌结构测试(SEM):首先对待测样品进行喷金处理,然后将其放在扫描电子显微镜的载物台上,在室温条件下对样品进行观察测试。

丙烯酸阻燃棉纤维纺织物的电镜微观形貌如图2所示。图2中a、b、c、d分别为未处理的水煮后棉纤维织物、放大5000倍的未处理棉纤维织物、盐化后的棉纤维织物和盐化后的棉纤维织物燃烧后的碳层表面微观形貌图。从图a中可以看出棉纤维经过水煮处理后曾现出扁平状,由b图可以看出棉纤维织物表面有一些细条纹出现,再结合c图,发现接枝后的棉纤维表面的细纹消失,并且棉纤维织物的表面变得平滑。从c图和d图对比来看,阻燃纤维织物燃烧时,表面形成的保护层在使棉纤维与空气中的氧气隔绝的同时,也阻断了内部热量的释放,从而达到更好的阻燃效果。而从d图中可以很明显地看出,在纤维织物的表面同时还生成了一些固体杂质,而这些固体杂质经过测定,证明是盐化过程反应上去的离子氧化物。在氧化物的附着下,棉纤维织物的阻燃性更佳。

  

图4 Al3+离子盐化浓度对阻燃棉织物的影响Fig.4 The effect of Al3+salinization concentration on flame retardant cotton fiber fabric

保持其他所有条件不变,改变盐化过程中离子的种类,对经过不同离子处理的棉纤维织物进行极限氧指数的测定,得到如图所示的趋势图。由曲线走势可知,阻燃性能由高到低为:Al3+>Fe3+>K+>Cu2+>Mg2+>Ca2+>Zn2+。由于 Al3+相对稳定且自身不具有颜色,在增加棉织物阻燃性的同时并未改变棉纤维织物的颜色及其他性能,因此选Al3+对棉纤维织物做盐化反应最佳。

  

图5 不同离子对阻燃棉织物性能的影响Fig.5 The effect of different ions on flame retardant cotton fiber fabric

2.4 热重分析

利用热重法和微商热重法分别对未处理的棉纤维织物、经过接枝处理的棉纤维织物和经过盐化处理的棉纤维织物进行热降解反应的测试,通过分析得到下图的TG和DTG曲线。如图标注所示,a是未处理的棉纤维织物,b是接枝后的棉纤维织物,c是盐化后的棉纤维织物。

  

a-棉纤维织物 b-接枝后的棉纤维织物c-盐化后的棉纤维织物图6 经过不同条件处理的棉纤维织物的TG曲线Fig.6 The TG curves of cotton fiber fabric treated under different conditions

图6和图7是棉纤维织物与接枝后的棉织物和盐化后的阻燃棉织物的热重分析曲线。由曲线a和b对比可知,接枝后的棉纤维纺织物热降解温度明显降低,在300~350℃之间棉织物的热降解最为明显。对比c可知,盐化后的阻燃棉织物热降解温度更低,在250~300℃之间时热降解最为明显。热降解温度的降低使阻燃棉纤维纺织物阻燃性更好,因为丙烯酸接枝到了棉纤维上,降低了纤维裂解时的活化能,能够让棉纺织物在温度较低时就能发生裂解,脱去水分子,生成更加稳定的物质。热降解形成焦炭,降低了失重率,提高了残炭率。盐化后的棉织物中的铝离子在降解过程中能使离子交换上去的铝离子热解为金属氧化物,附着在棉织物的表面,将外部空气与内部的热量和能量进行阻隔,有利于棉织物阻燃。对比三条失重曲线走势可知,阻燃棉织物在低温区失重率比较低,残炭率高,表面导热性能降低,延缓了织物的热分解。棉织物表面的碳层对内部织物起到保护作用,提高阻燃棉纤维纺织物的耐热性,达到更好的阻燃效果。

除此以外,未来,货币政策仍需继续发力。业内人士表示,从央行三季度货币政策执行报告以及各方数据来看,市场流动性相对充裕,但金融机构的风险偏好仍偏低,放贷意愿不足,继续稳定融资、疏通货币政策传导机制已经并将持续成为下一步政策的重点。宋清辉认为,未来货币政策应该重点关注小微企业和“三农”领域等,并通过实施定向降准政策,保持流动性合理充裕。同时,货币政策方向应该朝民营企业倾斜,消除“梗阻”同时刺激金融市场对于民企的支持力度。

  

a-棉纤维织物b-接枝后的棉纤维织物c-盐化后的棉纤维织物图7 经过不同条件处理的棉纤维织物的DTG曲线Fig.7 The DTG curves of cotton fiber fabric treated under different conditions

3 结论

(1)经丙烯酸接枝后的羧酸盐棉纤维纺织物的阻燃性大大增加,当铝离子浓度为10%时,棉纤维纺织物的极限氧指数由18.1增加到30.3,达到难燃效果。经过接枝盐化后的阻燃棉织物表面碳层更加致密,热降解温度更低,成炭率更高,阻燃性更好。

(2)不同离子羧酸盐类阻燃性能由高到低为:

Al3+>Fe3+>K+>Cu2+>Mg2+>Ca2+>Zn2+,Al3+的阻燃效果最好。

滚筒筛是煤炭分选技术中应用非常广泛的一种机械,是通过对颗粒粒径大小来控制煤炭分选的,分选精度高。滚筒筛的筒体一般分几段,可视具体情况而定,筛孔由小到大排列,每一段上的筛孔孔径相同。滚筒筛主要有电机、减速机、滚筒装置、机架、密封盖、进出料口组成。

(3)羧酸盐化的阻燃棉纤维织物无卤无甲醛,完全燃烧产物为二氧化碳和水,对环境无二次危害,是一种棉纤维织物的绿色阻燃方法。

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李俊,郎泽超,李斌,王玉峰
《化学与粘合》 2018年第03期
《化学与粘合》2018年第03期文献

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