Page 178 - 《精细化工》2022年第5期

·1032· 精细化工 FINE CHEMICALS 第 39 卷

丝织物失重率降低 13.06%。失重率的降低对应着残 受热作用下，磷酸脱水生成的偏磷酸进一步聚合生
炭率的增加，残炭量的增加是由于 AMP 在阻燃纺织 成聚偏磷酸，它能够降低纺织品中纤维大分子的热
品受热分解产生液态磷酸，在热作用下，磷酸脱水 分解，在纺织品表面形成残炭覆盖层，从而减缓织
生成的偏磷酸能进一步聚合生成聚偏磷酸，它能够 物在燃烧过程中热量的释放，降低了 HRR。烟雾释
降低纺织品中纤维大分子的热分解、裂解温度，使 放量（TSR）反映丝织物燃烧不完全产生低相对分
纤维迅速脱水及炭化后，在纺织品表面形成残炭覆 子质量有机物 SO 2 等有害气体，所以在阻燃过程中
盖层，同时核糖在聚偏磷酸的作用下也会发生炭化 抑烟很重要，由表 2 可见，AMP-丝织物（EDC/NHS）
而形成炭层。当 AMP 整理到丝织物上越多，残炭量 单位面积产烟量只有原丝织物产烟量的 13.5%。可
越高，失重率越小，阻燃效果越好。AMP-丝织物最 能是由于 AMP 分解的含氮碱基在热作用下生成
大热分解温度 334.71 ℃低于 AMP-丝织物（EDC） NH 3 等不可燃性气体，这些气体可以稀释氧气和纤
和 AMP-丝织物（EDC/NHS），说明吸附于丝织物 维热解生成的可燃性气体的浓度，减少了有害气体
的 AMP 相比于经催化后键合于丝织物的 AMP，更 的释放 [22] 。有效燃烧热（EHC）是热释放速率与质
容易提前发生热分解 [20] 。 量损失速率之比，AMP-丝织物（EDC/NHS）相对
于原丝织物下降 25.42 MJ/kg，因为引入的 AMP 分
解的核糖在聚偏磷酸的作用下发生炭化而形成炭
层，增加炭层对纤维的包覆性，使有效燃烧热降低。

表 2 改性前后丝织物的锥形量热测试结果
Table 2 Results of cone calorimetry of silk fabrics before
and after modification
2
样品 HRR/(kW/m ) TSR/m 2 EHC/(MJ/kg)
原丝织物 103.87 8.30 89.13
AMP-丝织物 93.89 3.09 86.98

AMP- 丝织物 86.28 1.63 73.91
图 4 蚕丝织物改性前后的 TGA 曲线 （EDC）
Fig. 4 TGA curves of silk fabrics before and after AMP- 丝织物 72.07 1.12 63.71
modification
（EDC/NHS）
表 1 蚕丝织物改性前后的热重数据
Table 1 Analysis of TGA data of silk fabrics before and 2.5 阻燃性能分析
after modification 原丝织物和改性丝织物燃烧后的残炭图片如图
失重率/% 残炭 最大热分 5 所示，阻燃性能数据列于表 3。由图 5 可见，原丝
样品
40~100 ℃ 250~500 ℃ 总计 率/% 解温度/℃ 织物和 AMP-丝织物几乎损毁烧尽。AMP-丝织物
原丝织物 5.84 67.29 79.55 20.45 363.04 （EDC）和 AMP-丝织物（EDC/NHS）损毁长度减
AMP-丝织物 5.65 54.31 71.81 28.19 334.71 少，且 AMP-丝织物（EDC/NHS）损毁长度相比与
AMP- 丝织物 6.76 57.40 70.63 29.37 357.38 原丝织物减少 11.1 cm。由表 3 可以看出，原丝织物
（EDC）
的极限氧指数（LOI）约为 23.30%，AMP-丝织物极
AMP- 丝织物 5.08 49.88 66.49 33.51 345.04 限氧指数为 25.56%，AMP-丝织物（EDC）和 AMP-
（EDC/NHS）
丝织物（EDC/NHS）的极限氧指数分别达到 29.20%
2.4 锥形量热分析 和 30.10%，其增重率分别为 11.01%和 13.31%，LOI
为更直观地评估改性后丝织物的燃烧性能，采 和增重率增加趋势一致。这是由于催化后引入更多
用锥形量热仪对改性后丝织物的燃烧行为进行研 的 AMP，燃烧时在丝纤维表面迅速形成大量的残炭
究，结果列于表 2。热释放速率（HRR）是描述材 包覆纤维主体，产生的不燃性气体对纤维周围的氧
料单位面积热释放量大小的参数，HRR 越小，燃烧 气和纤维热裂解产生的可燃性气体进行稀释，提高
时放出的热量越少，表明材料的阻燃性能越好 [21] 。 了阻燃性能 [23] 。相比于乙烯基磷氮类阻燃剂改性蚕
2
原丝织物的 HRR 为 103.87 kW/m ，随着添加 AMP 丝织物 [24] ，AMP-丝织物（EDC/NHS）极限氧指数
和不同催化剂的作用，改性后丝织物的 HRR 逐渐降 提高 1.6%，具有较好的阻燃性能。
2
低，采用 EDC/NHS 催化时 HRR 降到 72.07 kW/m ， 改性丝织物样品的阻燃耐久性见图 6、7。随着
与原丝织物相比降低了 30.6%，这可能是因为 AMP 水洗次数的增加，AMP-丝织物的极限氧指数变化不