Page 195 - 《精细化工》2022年第6期

第 6 期 刘海龙，等: 植酸/三元黏合剂/羽毛角蛋白阻燃机织羊毛织物的制备及性能 ·1261·

2.5 阻燃耐久性分析 以下），第 2 阶段机织羊毛织物的热分解及第 3 阶
为探究阻燃整理后机织羊毛织物的阻燃耐水洗 段炭的氧化过程 [23] 。在 N 2 条件下，未整理机织羊毛
性以及增重率变化，分别对阻燃整理后的试样进行 织物的质量损失 10%时的温度（T 10% ）为 260 ℃，
水洗 5、10、15 次测试，结果如表 4 所示。 而整理后机织羊毛织物 T 10% 略有提前。样品 C-0 第
2 和 3 阶段的最大热降解速率温度（T 2max 和 T 3max ）
表 4 阻燃机织羊毛织物水洗后的增重率及阻燃性
分别为 303 和 590 ℃，对应的最大热降解速率〔V 2max
Table 4 Weight gain rate and flame retardancy of flame- 和 V 3max 〕分别为 0.39%/℃和 0.16%/℃，而样品 C-1
retardant woven wool fabrics after washing
和 C-2 的 T 2max 、T 3max 为 310、596 ℃和 315、650 ℃，
5 次水洗 10 次水洗 15 次水洗
对应的 V 2max 、V 3max 分别为 0.59%/℃、0.07%/℃和
样品 增重率/ 增重率/ 增重率/
% LOI/% % LOI/% % LOI/% 0.65%/℃、0.05%/℃，成炭温度升高。这可能是由
C-1 9.61 28.7±0.2 5.76 26.5±0.3 4.44 26.4±0.2 于阻燃剂在高温条件下可以促进织物脱水成炭，形
C-2 10.29 29.0±0.3 8.07 27.2±0.3 6.91 26.7±0.3 成的残炭覆于织物表面，隔绝热量传递，抑制机织
C-3 13.74 29.5±0.2 11.71 28.0±0.2 10.58 27.3±0.2 羊毛织物进一步热分解。在 800 ℃时阻燃整理后样
C-4 15.25 29.2±0.3 13.39 27.5±0.3 12.01 27.0±0.2 品 C-3 残炭量由样品 C-0 的 0 提高至 12.5%，表明
PA/P(GMA-co-FHBMA)-g-PEGMA/FK 和 PA/FK 涂
由表 4 可知，水洗 5、10 次后，阻燃整理样品 层可以促进机织羊毛织物残炭的产生，提高机织羊
LOI 和增重率下降趋势较快，主要是由于机械摩擦 毛织物的热稳定性。
使未与机织羊毛织物结合的阻燃剂脱落。而 15 次水
表 5 氮气氛围下羊毛织物热重分析数据
洗后样品 C-3 的 LOI 接近未整理机织羊毛织物，主
Table 5 Thermogravimetric analysis data of woven wool
要是与机织羊毛织物结合的阻燃剂化学键发生一部 fabrics under nitrogen atmosphere
分断裂导致，但从 10 次水洗后来看，样品 C-1 增重 V 2max/ V 3max/ 残炭量/
T 10% T 2max/℃ T 3max/℃
率降至 5.76%，LOI 为 26.5%±0.3%，阻燃性能明显 (%/℃) (%/℃) %
丧失，而样品 C-3 增 重率为 11.71% ， LOI 为 C-0 260 303 0.39 590 0.16 0
28.0%±0.2%，且 15 次水洗后 LOI 仍在 27.3%±0.2%。 C-1 250 310 0.59 596 0.07 13.5
整理后 C-3 样品有如此好的耐久性，主要是由于 C-3 250 315 0.65 650 0.05 12.5

P(GMA-co-FHBMA)-g-PEGMA 中环氧基可以 与
2.7 机织羊毛织物燃烧后残炭形貌分析
PA、FK、机织羊毛织物形成共价键结合，而非 PA、
图 6 为阻燃整理前后机织羊毛织物垂直燃烧测
FK 、机织羊毛织物之间形成的离子键，同时 试后残炭的 SEM 图。由图 6 可见，未整理机织羊毛
P(GMA-co-FHBMA)-g-PEGMA 又含有拒水性 F 元 织物残炭结构疏松，破坏程度严重。经阻燃整理后
素，进一步提高阻燃机织羊毛织物的耐久性。 羊毛织物残炭结构紧密，成炭完整， 且
2.6 TG 分析
P(GMA-co-FHBMA)-g-PEGMA 交联后的阻燃机织
机织羊毛织物的 TG 和 DTG 曲线如图 5 所示，
羊毛织物结构尚有保存，意味着在 PA/FK 阻燃体
测试数据如表 5 所示。 系中引入 P(GMA-co-FHBMA)-g-PEGMA 可以促进

机织羊毛织物表面形成致密性的炭层，厚的炭层将
织物包裹紧密，起到了隔氧隔热的作用，因而阻燃
性能显著提高。

图 5 机织羊毛织物阻燃整理前后 TG-DTG 曲线
Fig. 5 TG-DTG curves of woven wool fabrics before and
after flame retardant finishing

从图 5 可以看出，整理前后机织羊毛织物均有
3 个失重阶段，分别对应第 1 阶段水分的损失（150 ℃