Page 184 - 《精细化工》2020年第4期

·818· 精细化工 FINE CHEMICALS 第 37 卷

较快，质量损失率上升。这主要是由于纤维素大分
子的解聚生成左旋葡萄糖，进一步裂解形成裂解产
物及焦炭 [16] 。当温度继续升高，纤维素燃烧残渣继续
脱水、脱羧放出水和二氧化碳等，并不断进行重排反
应，质量损失速率明显降低，残炭含量越来越高 [17] 。
从表 1 可以看出，氮气气氛下，纯棉织物的 T 5%
及 T 10% 分别为 300 ℃及 362 ℃，而整理织物分别为
202 ℃及 317 ℃。这是由于阻燃剂催化了纤维素的
裂解。纯棉织物的最大热降解速率温度（T max ）为

图 4 纯棉织物（a）、整理织物（b）SEM 及 EDS（c、d、 362 ℃，最大热降解速率（R max ）为 1.8%/℃，而整
e）图片 理织物的 T max 和 R max 分别为 320 ℃和 0.6%/℃，这
Fig. 4 SEM images of cotton fabrics (a) and treated cotton 是由于整理织物受热时分解生成磷酸，继而聚合形
fabrics (b) and EDS of treated cotton fabrics (c, d, e)
成聚磷酸，从而抑制了左旋葡萄糖的产生，并进一
从图 4 可以看出，与纯棉织物纤维（图 4a）相 步使纤维素脱水，促进生成残炭 [18] ，形成的残炭覆
比，整理织物纤维（图 4b）表面结构完整，但是表 盖在纤维表面，起到了隔绝热量的作用，抑制了纤
面更加粗糙。EDS 结果显示，整理织物的表面均匀 维的进一步分解。整理织物在 800 ℃下的残炭率为
分布着磷和氮元素。SEM 及 EDS 的结果表明整理 44.0%，而纯棉织物只有 16.0%，说明经过整理后，
棉织物上存在阻燃剂 [15] 。 阻燃剂可以促进残炭的生成，提高棉织物的热稳定性。
2.4 纯棉及整理织物的热稳定性能 从表 1 可以看出，空气气氛下，整理织物的 T 5%
采用热重曲线研究了纯棉和整理织物的热稳定 及 T max 分别为 216、317 ℃，均低于纯棉织物，800 ℃
性能。纯棉及整理织物在氮气（A，B）、空气（C， 的残炭率为 19.0%，而纯棉织物仅为 4.4%。这进一
D）中的 TG 和 DTG 曲线如图 5 所示，测试数据如 步证明阻燃剂可以促进成炭，提高棉织物的热稳定性
表 1 所示。从图 5 可以看出，在初始阶段，织物有 能。且可以看出，空气气氛下的残炭率明显低于氮气
少量失重，这是由于织物受热失去了结合水。织物 气氛下的残炭率，这可能是因为在空气中残炭会被进
的主要质量损失在 300~400 ℃之间，这一阶段失重 一步氧化 [19] 。

图 5 纯棉及整理织物在氮气（A、B）、空气（C、D）中的 TG 及 DTG 曲线
Fig. 5 TG and DTG curves of cotton and treated fabrics in nitrogen (A, B) and air (C, D)