粘合劑對(duì)十溴二苯醚阻燃整理錦綸面料的服用性能影響分析

戴晶晶,李祥濤,戴艷陽(yáng),俞 儉

(鹽城工學(xué)院 紡織服裝學(xué)院，江蘇 鹽城 224051)

粘合劑對(duì)十溴二苯醚阻燃整理錦綸面料的服用性能影響分析

戴晶晶,李祥濤,戴艷陽(yáng),俞 儉*

(鹽城工學(xué)院 紡織服裝學(xué)院，江蘇 鹽城 224051)

以十溴二苯醚作為阻燃劑，采用溶劑型聚丙烯酸酯和聚氨酯、水性聚丙烯酸酯和聚氨酯四種不同的粘合劑，對(duì)錦綸牛津布進(jìn)行了阻燃整理，研究經(jīng)過阻燃整理后織物的阻燃效果及其他服用性能，最后采用模糊決策數(shù)學(xué)法進(jìn)行綜合分析。結(jié)果顯示：當(dāng)采用溶劑型的聚氨酯粘合劑進(jìn)行十溴二苯醚織物功能整理時(shí)，綜合的服用性能最佳；當(dāng)采用溶劑型的聚丙烯酸酯粘合劑進(jìn)行十溴二苯醚織物功能整理時(shí)，阻燃效果最佳。

阻燃；服用性能；粘合劑；十溴二苯醚

錦綸面料以其優(yōu)異的耐磨性、高強(qiáng)度和較高的回彈性，在工業(yè)特別是紡織業(yè)得到了廣泛的應(yīng)用。但是錦綸由于燃燒時(shí)易產(chǎn)生熔滴滴落而引起火災(zāi)，阻燃性能較差，在很大程度上限制了其使用和發(fā)展，尤其體現(xiàn)在家居用品和戶外用品上，所以阻燃整理在錦綸面料上的應(yīng)用有了一定的發(fā)展[1]。目前，阻燃技術(shù)種類較多，使用范圍較廣，其中大多數(shù)是以鹵系和磷系為主，其中鹵系又以溴系的居多。雖然鹵系阻燃劑的運(yùn)用一直頗受爭(zhēng)議，但是，由于溴系阻燃劑的性能較好，具有能夠在凝聚相和氣聚相中產(chǎn)生較好的阻燃效果，與高聚物不易產(chǎn)生排斥性而比較相容，且不易損壞和惡化原材料等眾多優(yōu)點(diǎn)，因此溴系阻燃劑仍占據(jù)十分重要的地位[2-3]。

阻燃織物一般采用將阻燃劑經(jīng)過后整理處理到織物上的方法得到。根據(jù)阻燃劑和織物的品種不同采用不同的方法，主要有浸軋焙烘法、浸漬焙烘法、有機(jī)溶劑法、噴霧法和涂布法[4-5]。十溴二苯醚功能整理錦綸面料一般采用涂布法，即將阻燃劑混入粘合劑或交聯(lián)劑中，不同性能的粘合劑對(duì)粘合強(qiáng)度及其織物的性能都會(huì)產(chǎn)生較大的影響，因此有必要對(duì)不同粘合劑的影響進(jìn)行相應(yīng)的研究。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 材料和儀器

織物：23.1 tex平紋組織的錦綸牛津布(84×56，135 g/m2，厚度0.03 cm)。

藥品：十溴二苯醚、溶劑型聚氨酯(PU)、溶劑型聚丙烯酸酯(PA)、水性聚氨酯(PU)和乳液型聚丙烯酸酯(PA)(工業(yè)級(jí)，上海申翔化學(xué)試劑有限公司)，蒸餾水(分析純，鹽城百利達(dá)純凈水公司)。

儀器：MP2002電子天平(上海恒平科學(xué)儀器有限公司)，OPZW-3光電整緯機(jī)(常州市歐品工業(yè)自動(dòng)化有限公司)，MINI-TENTER定型機(jī)(南通寶來紡織設(shè)備有限公司)。

1.2 實(shí)驗(yàn)工藝

混料工藝：按組分順序依次加入料桶中，在攪拌器高速攪拌下利用物料因葉輪剪切力而高速渦流與料桶周圍產(chǎn)生的渦流相互作用撞擊而分散溶解物料，混合產(chǎn)生的熱量因渦流而擴(kuò)散到物料的全體，避免局部升溫，攪拌時(shí)間為5～10 min。

涂層工藝：?jiǎn)稳旧椢铩A(yù)烘(120 ℃，3 min)→烘筒燙平→刮涂(涂料15 g/m2，刀高3 mm，刀距2.5 mm)→烘燥(80 ℃)→拉幅定型(160 ℃，30 s)。

表1 十溴二苯醚混合不同的粘合劑 單位：%

1.3 性能測(cè)試

用YL-3325型潑水度試驗(yàn)機(jī)測(cè)試透水量，依據(jù)GB/T 4745-1997標(biāo)準(zhǔn)采用淋雨法對(duì)織物進(jìn)行沾水試驗(yàn)。

通過YG033A織物撕裂強(qiáng)度測(cè)試儀測(cè)試撕裂強(qiáng)度，依據(jù)GB 3917.1標(biāo)準(zhǔn)中的沖擊擺錘法，讀出織物撕裂后的刻度數(shù)值。

Y522圓盤式織物耐磨機(jī)測(cè)試重量損失率，依據(jù)GB/T 21196回轉(zhuǎn)式平磨試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)以試樣的減重率作為耐磨性的測(cè)試指標(biāo)。

用前門加料型洗衣機(jī)測(cè)試縮水率，根據(jù)GB/T 8629-2001標(biāo)準(zhǔn)做標(biāo)記洗滌，待洗滌脫水結(jié)束后，采用平鋪晾干，計(jì)算收縮率。

用YG811織物懸垂性測(cè)試儀測(cè)試懸垂系數(shù)，依據(jù)FZ/T 01045標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行4次實(shí)驗(yàn)取平均值。

用YG541B織物折皺彈性測(cè)試儀測(cè)試折痕回復(fù)率，依據(jù)GB/T 3819-1997標(biāo)準(zhǔn)利用折皺的垂直回復(fù)法測(cè)試急彈性回復(fù)角和緩彈性回復(fù)角。

用YG606D平板式織物保溫儀測(cè)試保溫性，依據(jù)GB/T 11048-1989標(biāo)準(zhǔn)平板式恒定溫差散熱法測(cè)量3次取平均值，得到保溫率、傳熱系數(shù)和克羅值。

HC-2氧指數(shù)測(cè)定儀測(cè)試極限氧指數(shù)，依據(jù)GB/T 5454-1997標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試中的氧指數(shù)法讀取氧指數(shù)，測(cè)量10次取平均值。

2 結(jié)果與討論

2.1 防水性分析

防水試樣評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)依據(jù)邦迪斯門雨淋法的標(biāo)樣照進(jìn)行對(duì)比評(píng)定[6]。由圖1可知，防水性由好到差依次為試樣2>試樣3>試樣1>試樣4>試樣5，即試樣2的防水性最好，試樣5的防水性最差。由此可見，采用溶劑型的PU為粘合劑防水性能較好；采用PA為粘合劑時(shí)，織物的防水性能比沒有經(jīng)過阻燃整理的織物還要差，這是由于PA粘合劑網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)較為疏松，從而使水滴附著在織物上的接觸角變小，其防水性也隨之變差。

2.2 撕裂強(qiáng)度分析

由圖2可知，所有試樣的徑向撕裂全部大于緯向撕裂，經(jīng)過阻燃處理后的織物撕裂強(qiáng)度均有所降低。這是由于織物經(jīng)過后整理后，紗線的伸長(zhǎng)率降低，脆性增加，然而紗線的伸長(zhǎng)率與其撕裂有著密切的關(guān)系，當(dāng)伸長(zhǎng)率降低時(shí)，撕裂也隨之降低。織物脆性的增加則是由于織物在后整理涂層時(shí)，經(jīng)過了高溫加熱加壓處理，使其脆性增加，同時(shí)降低了織物的撕裂強(qiáng)度。

2.3 耐磨性分析

由圖3可知，重量損失率由大到小依次為試樣3>試樣4>試樣1>試樣5>試樣2，即試樣2的重量損失率最小，耐磨性能最好，試樣3的重量損失率最大，耐磨性能最差。即采用溶劑型PU粘合劑時(shí)，耐磨性最好，與水性PU粘合劑混合時(shí)，耐磨性最差。原因可能是由于水性聚氨酯對(duì)織物的強(qiáng)度和伸長(zhǎng)率造成影響導(dǎo)致其下降，在耐磨實(shí)驗(yàn)中，作用力較強(qiáng)，運(yùn)動(dòng)較劇烈，織物的強(qiáng)力下降導(dǎo)致其耐磨性下降。

2.4 縮水性分析

由圖4可知，試樣1的縮水率最大，試樣3和試樣4的縮水率最小，即無處理的單染色織物縮水率最大，十溴二苯醚添加在溶劑型PU和PA中時(shí)，縮水率最小。由此可以表明，經(jīng)過阻燃功能整理有助于縮水率的減小，尤其是采用溶劑型的粘合劑縮水率更小。

2.5 懸垂性分析

由圖5可知，懸垂系數(shù)由大到小依次為試樣5>試樣2>試樣4>試樣3>試樣1，依據(jù)懸垂性評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)，懸垂系數(shù)數(shù)值越大，說明其懸垂性能越差，即試樣1無添加阻燃劑的懸垂性最好，試樣5的懸垂性最差。由此可以推出，當(dāng)織物添加了十溴二苯醚阻燃劑時(shí)，懸垂性變差。

2.6 折皺回復(fù)性分析

由圖6可知，測(cè)試結(jié)果顯示折皺回復(fù)性均比較好，這是由于試樣采用的是彈性較好的錦綸織物，彈性回復(fù)率大，形變回復(fù)率比較好，尤其體現(xiàn)在緩彈性折皺回復(fù)上。所以織物纖維占有一定的優(yōu)勢(shì)，織物添加阻燃劑后有一定程度的改善，這可能是由于添加的粘合劑附著在織物表面，減小了紗線之間的滑動(dòng)阻力，較易做相對(duì)移動(dòng)。

2.7 保暖性分析

由圖7可知，試樣1的保溫率最高，其保暖性能最好，試樣2的保溫率最低，其保暖性能最差，即織物不進(jìn)行功能整理時(shí)的保暖性能最好。可以看出，織物在處理前后的保溫率相差較大，其阻燃整理對(duì)保暖性能的影響較大，且處理前的保暖性能優(yōu)于處理后的保暖性能。這是由于阻燃整理后的織物自身的傳熱系數(shù)變大，散熱量增加，其保溫率降低，保暖性能變差。

2.8 阻燃性分析

由圖8可知，試樣1的極限氧指數(shù)在22%，比一般織物的限氧指數(shù)高，說明織物本身的耐熱性能比較優(yōu)越。經(jīng)過阻燃整理，織物的限氧指數(shù)都得到了很大程度的提高，溶劑型的粘合劑限氧指數(shù)更高，阻燃性能更好。十溴二苯醚與溶劑型的PA混合時(shí)，其阻燃性能相對(duì)于本次實(shí)驗(yàn)的其他粘合劑來說最佳。

3 織物服用性能綜合分析

3.1 模糊數(shù)學(xué)法

模糊數(shù)學(xué)是突破數(shù)學(xué)界限的新方法，它是運(yùn)用數(shù)學(xué)方法來處理和研究模糊性現(xiàn)象，以模糊集合論為基礎(chǔ)。模糊決策法是運(yùn)用模糊數(shù)學(xué)法來處理一些復(fù)雜的決策問題。決策中常會(huì)出現(xiàn)界限模糊、不確定等問題，這類問題一般具有大系統(tǒng)、大范圍的特征，系統(tǒng)之間往往比較復(fù)雜，涉及的因素很多，這些因素比較模糊，不能準(zhǔn)確地用數(shù)學(xué)法來表達(dá)，從而必須借助模糊評(píng)定、模糊排序等方法來處理。模糊決策法中實(shí)行排序的方法較多，有意見集中法(Borda數(shù)法、最小距離法等)、二元對(duì)比法(相對(duì)函數(shù)法、權(quán)重分析法等)、綜合評(píng)判法、密切值法等。現(xiàn)采用Borda數(shù)法進(jìn)行分析。

Borda數(shù)法是讓n個(gè)數(shù)的團(tuán)體X分別將論域U={U1,U2,…Um}中的m個(gè)元素排成從好到差的線性或者偏序，也稱意見。

論域U={U1,U2,U3,U4,U5}

(1)

團(tuán)體X={防水性，撕裂強(qiáng)度，耐磨性，懸垂性，折皺回復(fù)性，收縮性，保暖性}

(2)

由上述研究得出L排序，然后，分別計(jì)算L1、L2、L3、L4、L5、L6、L7、L8，U中每個(gè)元素的Borda數(shù)。

(3)

式中，X∈U，m表示U數(shù)，Bi(X)表示在序Li中后于X的元素個(gè)數(shù)。

計(jì)算出的數(shù)值可以得到一個(gè)新的由好到差的排序，這便是決策結(jié)果。Borda數(shù)越大，該織物的綜合服用性能越好。

3.2 數(shù)據(jù)分析

由圖9可知，試樣2為采用溶劑型PU粘合劑，綜合性能最優(yōu)。試樣3的綜合服用性能僅次于試樣2，即當(dāng)十溴二苯醚添加在水性的PU粘合劑中時(shí)，其服用性能較好。試樣1與試樣4的綜合服用性能相同，且與試樣3的性能接近，即十溴二苯醚與溶劑型的PA和水性的PU混合對(duì)織物進(jìn)行后整理涂層時(shí)，對(duì)織物的服用性能影響較小，且阻燃性能良好。試樣5的綜合服用性能最差，即當(dāng)十溴二苯醚添加在水性的PA粘合劑中對(duì)織物進(jìn)行后整理時(shí)，對(duì)其服用性能影響較大。

4 結(jié)語

采用4種粘合劑對(duì)十溴二苯醚功能整理錦綸牛津布的服用性能進(jìn)行測(cè)試，并使用模糊決策的數(shù)學(xué)方法進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)分析，最后得出采用溶劑型PU作為粘合劑時(shí)綜合性能最優(yōu)，采用水性PA粘合劑進(jìn)行后整理時(shí)對(duì)織物服用性能的影響較大，綜合服用性能變差。

[1] 歐育湘.國(guó)外阻燃劑發(fā)展動(dòng)態(tài)及對(duì)發(fā)展我國(guó)阻燃劑工業(yè)之淺見[J].精細(xì)與專用化學(xué)品，2003,12(2):17-18.

[2] 張 月.國(guó)內(nèi)外阻燃劑市場(chǎng)分析[J].精細(xì)與專用化學(xué)品，2014,45(8):5-8.

[3] 張自力.特種功能性面料的性能及應(yīng)用[J].化工時(shí)刊，1995,8(2):15-28.

[4] 李曉慧.主打新概念功能性環(huán)保面料[J].紡織服裝周刊，2011,4(34):30-37.

[5] 李艷艷.新型阻燃消防工作服[J].消防科學(xué)與技術(shù)，2014,(8):66-70.

[6] 唐 虹,簡(jiǎn) 潔,曉 夢(mèng).可呼吸的面料——吸濕快干功能性面料的發(fā)展[J].中國(guó)服飾，2007,(5):15-20.

The Influences of Adhesives on the Wearability of Polyamide Flame Retardant Fabric Finished by Decabromodiphenyl Ether

DAI Jing-jing, LI Xiang-tao, DAI Yan-yang, YU Jian*

(College of Textiles and Clothing, Yancheng Institute of Technology, Yancheng 224051, China)

Polyamide fabric was finished with decabromodiphenyl ether glued by four different adhesives such as solvent polyacrylate, solvent polyurethane, waterborne polyacrylate and waterborne polyurethane. Flammability and other performances of the treated fabrics were investigated. The fuzzy mathematical way was used to perform a comprehensive analysis, and the results showed that the fabric finished with decabromodiphenyl ether glued by solvent polyurethane featured good performance, which glued by solvent polyurethane featured good flame retardant.

flame retardant; wearability; adhesive; decabromodiphenyl ether

2015-09-09；

2015-09-15

戴晶晶(1994-)，女，江蘇鹽城人，本科在讀，主要研究方向：織物功能整理。

*通信作者：俞 儉(1971-)，女，江蘇鹽城人，副教授，主要研究方向：織物功能整理，E-mail:yujian9803@126.com。

TS195.5

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1673-0356(2016)01-0034-04