阻燃粘胶纤维和海藻酸钙纤维混纺织物阻燃性能研究

[编辑:Cyx]  [发布时间:2015-11-03 15:11:38]  []

杨琳^1,2，臧勇^1,2，金晓东^1,2，周镭^1,2
（1.山东省纺织科学研究院；2.山东省特种纺织品加工技术重点实验室）

　　摘要 研究了阻燃粘胶纤维和海藻酸钙纤维混纺织物的阻燃性能。将两种纤维按照不同混纺比制成织物。采用极限氧指数法和垂直法测试不同混纺比织物的阻燃性能。通过实验结果比较分析发现:纯纺阻燃粘胶纤维织物的极限氧指数为28.3%，纯纺海藻酸钙纤维织物的极限氧指数为32.7%；纯纺阻燃粘胶纤维织物阻燃性能最差，随着海藻酸钙纤维含量的增加，混纺织物阻燃性能变好，纯纺海藻酸钙纤维织物阻燃性能最好；当阻燃粘胶纤维和海藻酸钙纤维的混纺比为40/60时，既保证了织物优异的阻燃性能，同时降低了成本。
　　关键词  阻燃粘胶纤维；海藻酸钙纤维；混纺织物；阻燃性能
　　日常生活使用的各类纤维制品都是易燃或可燃的,具有一定的消防隐患。据统计，全世界近一半的火灾是由纺织品失火引起的。因此，世界各国高度重视阻燃纺织品的研发。阻燃粘胶纤维化学性质稳定，成本较低，无污染，应用广泛，具有良好的阻燃性能。海藻酸钙纤维系新型高性能绿色纤维，除了具有良好的吸湿性、生物相容性和可生物降解性,无需添加阻燃剂就具有优异的阻燃性能，但其成本较高。本文将阻燃粘胶纤维和海藻酸钙纤维制成不同混纺比的纱线，再织成组织和密度相同的平纹织物，并对不同混纺比纱线制成织物的阻燃性能测试分析。最终得到混纺织物混纺比与阻燃性能之间的关系,为开发阻燃性能更优异、服用性能更好、成本低廉的混纺阻燃织物提供一定的参考。
　　1实验样品、实验仪器及实验方法
　　1.1实验样品
　　本实验采用吉林化纤股份有限公司生产的1.67dtex×38mm磷系共混阻燃粘胶纤维和青岛明月海藻集团生产的1.67dtex×38mm海藻酸钙纤维，混纺制成18.5tex的细纱，细纱捻系数300。为系统观察纱线阻燃性能与混纺比的关系，共设计A、B、C、D、E、F6种不同混纺比的纱线。
　　将6种不同混纺比的纱线织成组织和密度相同的平纹组织，各混纺比混纺织物的基本规格如表1所示。

　　1.2实验仪器及实验方法
　　1.2.1极限氧指数法
　　参照《GB/T5454-1997纺织品燃烧性能试验氧指数法》，使用LFY-605自动氧指数测定仪（山东省纺织科学研究院生产）进行测试。将各混纺比织物裁剪成尺寸为150mm×58mm的试样，经纬向各15块。放置在20±2℃，相对湿度65±3%的环境下平衡24h后，取出放入密封容器内待测。
　　1.2.2垂直法
　　参照《GB/T5454-2014纺织品燃烧性能试验垂直法》（条件A），使用LFY-601垂直法织物阻燃性能测试仪（山东省纺织科学研究院生产）。将各混纺比织物裁剪成尺寸为300mm×80mm的试样，经纬向各5块。放置在20±2℃，相对湿度65±3%的环境下平衡24h后，取出放入密封容器内待测。重锤质量为226.8g
　　2实验结果与分析
　　由于实验过程中不同混纺比织物的经、纬向燃烧情况基本相同，因此只做经向实验结果比对。
　　2.1极限氧指数
　　阻燃粘胶纤维与海藻酸钙纤维混纺织物的极限氧指数测试结果见图1、表2。

　　从图1可以看出，随着海藻酸钙纤维含量的增加混纺织物的极限氧指数呈现逐渐增大的趋势，这表明要提高混纺织物的阻燃性能需要增加海藻酸钙纤维的含量。由于目前没有国家标准明确规定易燃、可燃、难燃、不燃纺织品的极限氧指数范围，因此通常情况下将纺织品分为易燃(LOI<20%)、可燃(LOI=20%～26%)、难燃(LOI=26%～34%)和不燃(LOI>35%)四个等级。从表2可以看出，不同混纺比织物的极限氧指数全部都在27%以上，全部属于难燃织物；A为阻燃粘胶纤维纯纺织物，说明阻燃粘胶纤维纯纺织物的极限氧指数为28.3%，F为海藻酸钙纤维纯纺织物，说明海藻酸钙纤维纯纺织物的极限氧指数为32.7%。同时，D、E的极限氧指数较大，且比较接近，都在30%以上，说明D、E阻燃性能相比其他混纺样品更好，D为阻燃粘胶纤维/海藻酸钙纤维（40/60）的混纺织物,E为阻燃粘胶纤维/海藻酸钙纤维（20/80）的混纺织物，从节约成本并保证织物阻燃性能的角度考虑，D的混纺比最优。
　　2.2垂直法
　　阻燃粘胶纤维与海藻酸钙纤维混纺织物垂直法测试结果见表3。

　　从表3可以看出，混纺织物的损毁长度都小于150mm，续燃时间、阴燃时间全部小于5s，混纺织物的阻燃性能都达到了《GB/T17591-2006阻燃织物》中阻燃防护用织物的要求，但随着海藻酸钙纤维含量的增大，混纺织物的损毁长度、烧焦面积都逐渐减小。这表明虽然这6种织物都具有良好的阻燃性能，但随着海藻酸钙纤维含量的增大，混纺织物的阻燃性能逐渐变好。其中F的阻燃性能最好，A的阻燃性能最差，这表明阻燃粘胶纤维的阻燃性能比海藻酸钙纤维的阻燃性能差。从表3还可看出，混纺织物中E的损毁长度最小，D的损毁长度与E基本相同，且二者的续燃时间、阴燃时间都为0，燃烧现象基本相同，说明D、E的阻燃性能十分接近，且都要优于其余混纺织物，但D相对E成本较低，表明D阻燃粘胶纤维/海藻酸钙纤维（40/60）的混纺比最优。
　　3结论
　　1）纯阻燃粘胶纤维织物的极限氧指数为28.3%，纯海藻酸钙纤维织物的极限氧指数为32.7%，二者都为难燃纺织品。纯纺海藻酸钙纤维织物的阻燃性能最好，海藻酸钙纤维的阻燃性能要优于阻燃粘胶纤维。阻燃粘胶纤维和海藻酸钙纤维的混纺比为40/60时，混纺织物的极限氧指数为30.8%。
　　2）垂直法燃烧试验表明：随着海藻酸钙纤维含量的增加，混纺织物的损毁长度变小，阻燃性能变好。当阻燃粘胶纤维和海藻酸钙纤维的混纺比为40/60时，混纺织物的损毁长度、续燃时间、阴燃时间较好。
　　3）当阻燃粘胶纤维和海藻酸钙纤维的混纺比为40/60时，混纺织物的极限氧指数较高，阻燃性能较好，同时降低了成本，为开发阻燃性能优异、服用性能更好、成本低廉的混纺阻燃织物提供一定的参考。