【摘 要】
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纺织材料因具有各种优异的性能,而广泛的应用于我们生活中的各个方面。但是,大多纺织材料具有高度易燃性且一些合成纤维纺织品燃烧过程中还存在严重的熔滴现象。毋庸置疑,对纺织品进行阻燃整理具有重要的实际意义。而广泛应用的卤系和磷系阻燃剂存在有毒挥发性物质和游离甲醛释放的问题,这对人体健康和自然环境带来严重危害。当前,绿色可持续发展理念深入人心,生物质阻燃剂的研究具有重要意义。每年从养羊业和纺织业等产业产生
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纺织材料因具有各种优异的性能,而广泛的应用于我们生活中的各个方面。但是,大多纺织材料具有高度易燃性且一些合成纤维纺织品燃烧过程中还存在严重的熔滴现象。毋庸置疑,对纺织品进行阻燃整理具有重要的实际意义。而广泛应用的卤系和磷系阻燃剂存在有毒挥发性物质和游离甲醛释放的问题,这对人体健康和自然环境带来严重危害。当前,绿色可持续发展理念深入人心,生物质阻燃剂的研究具有重要意义。每年从养羊业和纺织业等产业产生的废弃羊毛对自然环境造成了严重污染。而这些废弃羊毛中含有大量的羊毛角蛋白,将这些具有优异生物相容性和生物可降解性的羊毛角蛋白资源化利用具有重要意义。针对上述问题,本文将使用废弃羊毛制取的羊毛角蛋白(Ker)应用于天然纤维棉织物(COT)与合成纤维锦纶织物(PA)的阻燃实践。具体研究内容如下:(1)采用浸轧烘焙法将羊毛角蛋白(Ker)成功整理到棉织物上。使用质量分数为40 wt%的羊毛角蛋白处理棉织物(COT-40Ker),其LOI由18.3%提高到26.5%,垂直燃烧损毁长度由30 cm减少到9.3 cm。热失重测试表明,质量分数为20 wt%的羊毛角蛋白处理的棉织物(COT-20Ker),在800℃残炭量为6.8%,相比COT提高了518%。微型量热测试表明,COT-20Ker的热释放速率的峰值(p HRR)降低了73.4%,总的热释放(THR)降低了46.3%。分析表明,Ker主要在凝固相起到阻燃作用,其所包含氨基酸中的羧基催化纤维素脱水成炭,且Ker自身具有优异的成炭性。因此,羊毛角蛋白可在织物表面形成炭层起到隔氧隔热的阻燃作用。(2)为进一步提升棉织物阻燃及抑烟性,采用浸轧烘焙的方法将羊毛角蛋白(Ker)与硼酸(BA)复合阻燃剂整理到棉织物上。8 wt%的Ker与12 wt%BA复配阻燃剂整理棉织物与未整理棉织物相比,LOI提高至32.2%,损毁长度减少到5.3 cm,在氮气和空气气氛下800°C的残炭量分别提高至33.5%和14.7%,微型量热测试表明,p HRR下降了88.5%,THR下降了80.9%。烟密度测试结果表明,阻燃整理后织物最大烟密度下降了78.9%。分析表明,Ker与BA复合阻燃剂整理主要在凝固相起到阻燃作用,Ker与BA受热分解后可在织物表面形成稳固炭层起到协同阻燃和抑制烟雾的作用。为提高复合阻燃整理的耐水洗性,使用羧甲基纤维素(CMC)涂布整理复配阻燃织物得到样品COT-8Ker-12BA-5CMC。在水洗测试后,COT-8Ker-12BA-5CMC的极限氧指数仍能达到31.4%。COT-8Ker-12BA-5CMC的较COT的拉伸强力在经纬向分别增强了203.2%和190.1%。表明复合阻燃整理后阻燃棉织物具有较好的阻燃耐水洗性和力学性能。(3)采用浸轧烘焙的方法将Ker成功整理到PA上,35 wt%Ker阻燃整理后得到PA-35Ker,其在800°C的残炭量由2.47%提高至8.83%;45 wt%Ker阻燃整理后,锦纶织物的的LOI值由18.5%提高至23.6%,损毁长度减少到13.0 cm,垂直燃烧测试过程中无熔滴产生,断裂强力提升了12.9%。分析表明,羊毛角蛋白成炭性能好,可在织物表面形成炭层,炭层为熔滴提供附着点进而赋予了锦纶织物抗熔滴的效果,并在凝固相发挥了阻燃作用,减少了PA烟雾释放量。(4)为进一步提高锦纶织物阻燃性能,采用浸轧烘焙的方法将Ker与硫脲(TUR)复合阻燃剂整理到棉织物上。5 wt%的Ker与15 wt%TUR复合阻燃剂整理锦纶织物与未整理锦纶织物相比,LOI提高至28.0%,损毁长度减少到5.4 cm。微型量热测试表明,p HRR值下降了42.2%,THR值下降了31.3%。分析表明,羊毛角蛋白与硫脲存在协同阻燃效应,羊毛角蛋白与硫脲分别在凝固相与气相发挥了阻燃作用。
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