火灾每年给人民和国家造成的巨大损失已引起人们的广泛关注,一些行业相继制定了严格的法律法规来限制非阻燃物品的使用,如民航、矿井、建筑内部装饰等都要求使用难燃或不燃的材料。这些法规的制定对防止火灾的发生起到了重要的作用,但是,要想真正杜绝火灾的隐患,一方面要提高人们对防火的认识,另一方面要有较好的阻燃产品供人们选用,这一点正是摆在我们面前的任务。几年来,我们一直在致力于对易燃纤维素材料(包括纺织纤维制品、纸制品、木制品等)进行阻燃处理的研究探索,取得了一定成果,研制出了适合纤维素材料阻燃处理的阻燃剂———MZY添加型固体阻燃剂,该产品的特点是:不溶于水,也不溶于有机溶剂,不挥发,不析出,发烟小,不产生腐蚀性气体和有毒气体,具有优异的阻燃性能。另外,对不同纤维制品的应用方法也做了一些研究探讨工作。
1、MZY添加型固体阻燃剂的合成
1.1 阻燃元素的选择具有阻燃性的化合物种类繁多,其化学组成、结构、使用方法也各有不同,主要是以元素周期表第Ⅳ族的硼和铝、第Ⅴ族的氮、磷、锑、铋、第Ⅵ族的硫、第Ⅶ族的氯和溴等一些阻燃元素为基础的某些化合物,这些元素在对不同基质进行阻燃时其阻燃效果有很大的差异,阻燃机理也不同,通过对各类阻燃元素阻燃机理的分析认为,作为纤维素制品的阻燃来讲,选择磷、氮、硫等元素比较好,它们在燃烧过程中除了各自以不同的作用机理发挥阻燃作用外,还能产生明显的磷—氮协同效应,提高阻燃效果,减少阻燃剂用量。磷—氮阻燃体系能促使糖类在较低温度下分解成焦炭和水,增加焦炭残留物生成量,抑制热量从燃烧物表面传至内部,并且含氮化合物具有发泡剂和焦炭增强剂作用,与磷化物在高温下可形成致密的膨胀性焦炭层,起着隔热、隔氧保护层作用。
1.2 原材料及设备试验用原材料包括磷酸盐、硫酸盐、胺类化合物、交联剂、固化剂、木制刨花、卫生纸、纯棉织物等。实验设备包括反应釜、电动搅拌器、恒温水浴、研磨机、烘箱等
1.3 合成工艺路线将化学原料装入反应釜→搅拌,升温70～80℃,使其全部溶化→加入交联剂,维持反应温度80～85℃→当反应液由澄清变为混浊时,加入固化剂,搅拌一定时间,形成固体物→倒入研磨机中研磨,烘干得固体粉状阻燃剂。
1.4 工艺条件分析
1.4.1 反应温度的控制反应温度对产品的质量影响很大,温度低,反应时间长,会延长生产周期,增加生产成本,交联固化也不好。温度高,虽然使反应速度提高了,但是,某些铵类化合物会有一定程度的分解析出,影响产品的性能。因此,反应温度应控制在80～85℃。
1.4.2 交联剂加入速度的控制交联剂以滴加为好,太快和太慢的加入速度对生产都不利。太慢了反应速度降低,时间增长。太快了反应过于激烈,甚至出现溢料现象。所以,交联剂加入速度以使反应平稳进行为宜,一般控制在1ｈ左右。
1.4.3 产品的研磨研磨对产品的细度影响很大,然而产品的细度对产品的阻燃性又起着非常重要的作用。我们知道,产品的细度越细,研磨加工就越困难,产品的成本越高,所以,对产品的细度掌握应视产品的用途而定。该产品按不同的研磨方法可制成粒子细度在(2～74)μｍ之间的产品,供不同用途的选择使用。
2、阻燃剂的应用
2.1 阻燃刨花板的制备
2.1.1 刨花板的生产流程木制刨花原料→喷洒粘合剂→铺装→加热加压固化→切割成一定尺寸的板材。
2.1.2 阻燃剂的添加方法在
2.1.1中的生产流程基础上要实现阻燃刨花板的生产,有两种方法,一种是在粘合剂中直接添加阻燃剂。另一种是,先将固体粉状阻燃剂与刨花混合,再进行其他工序加工。两种方法比较,前者操作简单,不需填加任何设备,但是,粘合剂必须对阻燃剂有很好的稳定性,为此,我们配制了不同阻燃剂加入量的粘合剂溶液,放置观察其稳定性。
从表中的数据我们可以看到,阻燃剂对粘合剂稳定性的影响非常大,并且,随着加入量的增加,影响程度增大,然而要使刨花板达到较好的阻燃性阻燃剂量必须达到一定比例,因此,这种添加方法受到一定限制。第二种方法克服了这一影响,生产厂只需在前面加一台混合设备即可,经刨花板厂试验证明,这一方法完全可以满足生产要求。
2.1.3 阻燃剂的加入量阻燃剂的用量直接影响着阻燃性能的好坏,为确定最佳阻燃剂用量,我们制做了不同含量阻燃剂的刨花板,进行阻燃性实验,结果见表2。
从表中的数据可以看出,加入阻燃剂量低于4%时,不能起到阻燃作用,当达到8%以上时效果非常好,点燃很困难,离开火源后立即熄灭,几乎没有阴燃现象。因此,阻燃剂用量应为8%～10%。在此用量下制备的刨花板各项物理机械性能不受影响。
2.2 纯棉织物的阻燃整理
2.2.1 织物经轧—烘—焙方法进行阻燃整理浸轧液处方:
水 100ｇ
阻燃剂 15ｇ
ＰＶＡ 3ｇ
涂料染色粘合剂乳液 5ｇ
整理工艺及条件:纯棉家俱布→二浸二轧阻燃液,轧液率100%→烘干(80～100℃)→焙烘(130℃)→阻燃布。阻燃性能的测定及结果:阻燃织物的阻燃性能测定是按ＧＢ5455 85标准中附7进行测定的,阻燃性达到离火后5秒内自熄。
2.2.2 织物经涂层方法进行阻燃整理涂层浆配方:
ＦＳ 8512水系织物防水涂层剂 50%
水 50%
增稠剂 3%(涂层液重)
消泡剂少许阻燃剂 15%
涂层工艺及条件:40×40纯棉府绸→涂层(涂层量为20ｇ/ｍ2)→预烘→焙烘→成品。阻燃织物的阻燃性能测定同2.2.1,阻燃性达到离火后5秒内自熄。
2.3 纸制品的阻燃处理
2.3.1 阻燃液配方:
水 400ｇ
卫生纸 8ｇ
阻燃剂 4ｇ
2.3.2 实验方法把水放入搪瓷杯中,开动搅拌器,将卫生纸撕碎投入搅动的水中,进行混合,形成一种纤维纸浆,再加入阻燃剂组分,搅拌2～3ｍｉｎ,然后,把这种纸浆倒在一个网子上,除去多余的水分,剩下的纤维簇经压轧,进一步除去更多的水分,湿的簇再在一个平板上辊压,热风彻底烘干,得到一种薄纸板。将该薄纸板切成许多长条,按2.2.1方法进行垂直燃烧实验,达到离火后自熄性能。
3、结 论
该阻燃剂合成工艺合理,原料易得,设备投资少,适用于工业化生产。该阻燃剂具有优良的阻燃性能,特别适用于纤维素类制品的阻燃加工,应用前景十分广阔。
