SnO2-TiO2复合溶胶阻燃羊毛耐洗性研究

2017-02-24薛日杰王树根

纺织科学与工程学报 2017年1期

关键词：整理剂氧指数有机硅

薛日杰，王树根

(生态纺织教育部重点实验室(江南大学)，江苏无锡 214122)

SnO2-TiO2复合溶胶阻燃羊毛耐洗性研究

薛日杰，王树根

(生态纺织教育部重点实验室(江南大学)，江苏无锡 214122)

SnO2-TiO2复合溶胶整理后的羊毛织物有较好的阻燃效果，但不耐水洗。采用有机硅整理剂对阻燃整理后的羊毛进行整理，以提高其耐水洗性。有机硅整理剂对羊毛织物燃烧有助燃作用，随着有机硅整理剂施加量的增加，其助燃效果越明显，当有机硅整理剂的用量为每千克布24 g时达到最佳平衡点，即有机硅整理剂对阻燃羊毛的助燃作用相对于提高耐水洗性效果影响最小。经过10次水洗后，LOI仍可达到30.3，其阻燃剂理论残留量为42.8%。

有机硅整理剂 SnO2-TiO2复合溶胶氧指数耐洗性

羊毛有较高的含氮量(15%～16%)、回潮率(15%)、着火温度(570～600 ℃)、火焰温度(680 ℃)及较低的燃烧值(20.5 kJ/g)，氧指数较高(25.2),被认为是天然的阻燃纤维[1,2]，但难以满足阻燃要求较高场合的要求[3]。

选用SnO2-TiO2复合溶胶对羊毛织物进行阻燃整理，在羊毛织物表面形成一层薄而透明的氧化物膜，获得了较好的阻燃效果。与传统的羊毛阻燃工艺相比，更符合生态染整的要求。但是这种阻燃整理方法不耐水洗，难以获得很好的耐久性能。

选用耐洗性很好的有机硅整理剂对阻燃整理后的羊毛进行耐久性处理，利用有机硅整理剂包裹住阻燃剂，以防止阻燃剂发生溶胀、溶解而脱落。但有机硅整理剂有一定的助燃性[4]，能使织物的阻燃性能降低，并且其助燃性能随着有机硅整理剂用量的增加而增加，因此，为获得较好的耐洗性又要使其助燃效果影响较小，有必要对其用量进行控制。

1 实验部分

1.1 材料和药品

自制SnO2-TiO2复合溶胶；纯毛单面华达呢(常州第三毛纺厂)；亲水嵌段硅油QS-218(工业级，锦昌化学工业有限公司)；去离子水

1.2 实验仪器

DHG-9040A型电热恒温鼓风干燥箱(杭州蓝天化验仪器厂)；轧车(瑞比染色试机有限公司)；LFY-605型自动氧指数测定仪(山东省纺织科学研究院)；LHP-100型恒温恒湿箱(常州普天仪器制造有限公司)。

1.3 实验方法

1.3.1 有机硅整理剂处理

经过SnO2-TiO2复合溶胶阻燃整理后的羊毛织物两浸两轧按一定比例配置好的有机硅整理剂，轧余率80%，60 ℃烘干。

1.3.2 耐洗涤性测试

按照GB/T22700-2008对织物进行水洗实验测试。

1.3.3 氧指数(LOI)测定

采用LFY-605型自动氧指数测定仪按GB/T 5454-1997测试.

2 结果与讨论

2.1 SnO2-TiO2复合溶胶阻燃效果与增重影响关系

选用SnO2-TiO2复合溶胶对羊毛织物进行阻燃整理，通过控制溶剂的量和轧余率来控制整理后织物的增重，织物增重与阻燃效果的关系如图1所示。

图1 SnO2-TiO2复合溶胶施加量与羊毛织物氧指数关系曲线

从图1中可以看出，整理后羊毛织物增重与氧指数成正比，即随着羊毛织物上金属氧化物阻燃剂量的增加，羊毛的阻燃效果越好。说明较多的整理剂能够对羊毛织物提供更好的包裹性和隔热性，更能够阻止羊毛的炭化，从而在羊毛表面起到更好的阻燃作用。阻燃羊毛织物的氧指数与整理后织物增重之间存在线性关系，可用线性回归方程L=0.6W+27.0(L表示氧指数的百分比，W表示增重的百分比)来表示，相关系数为0.993。所以，根据阻燃整理后织物氧指数的大小，可以推断出羊毛织物上阻燃剂的理论量。

2.2 SnO2-TiO2复合溶胶阻燃羊毛的耐水洗性

对经过阻燃整理后的羊毛进行耐洗性实验，研究SnO2-TiO2复合溶胶对羊毛织物阻燃效果的耐久性问题，将阻燃整理后的羊毛织物按照GB/T22700-2008进行水洗测试，结果如表1所示。

表1 阻燃羊毛水洗次数与氧指数的关系

从表1中可以看出，经过水洗后的SnO2-TiO2复合溶胶阻燃羊毛的阻燃性能几乎消失，多次水洗后其LOI值回到未整理羊毛(LOI为27.4)的数值。实验发现，SnO2-TiO2复合溶胶的凝胶化薄膜在水的极性作用下能够溶解，因此包裹在羊毛织物表面的金属氧化物薄膜在水洗的状态下就容易被破坏，从而导致阻燃效果的消失。

2.3 有机硅整理剂对阻燃羊毛织物的影响

有机硅整理剂对织物有一定的助燃性，将SnO2-TiO2复合溶胶阻燃整理后的羊毛织物用有机硅整理剂整理，研究其对阻燃整理羊毛织物阻燃效果的影响大小，结果如图2所示。

图2 有机硅整理剂的用量对阻燃羊毛阻燃性能的影响

从图2能够看出，有机硅整理剂对阻燃羊毛的燃烧性能影响较大，并且随着有机硅整理剂用量的增大，其对阻燃羊毛阻燃性能的影响越大。所以必须对整理剂的用量进行严格控制。

2.4 有机硅整理剂对阻燃羊毛织物耐水洗性的影响

选用常用的有机硅整理剂对阻燃整理后的羊毛进行耐水洗处理以提高其耐水洗性能，有机硅整理剂的用量与其耐水洗性的关系如图3所示。

图3 阻燃整理羊毛一次水洗的氧指数与有机硅整理剂用量关系

从上页图3中可以看出，有机硅整理剂对提高阻燃羊毛的耐洗性有一定的效果，经过一次水洗后的有机硅整理的阻燃羊毛随着有机硅整理剂用量的增加，其阻燃性能是先升高后降低的。当有机硅整理剂用量低于24g/kg时，由于整理剂用量太少，不能完全包裹住阻燃剂使其耐受水洗，所以阻燃性不佳；而当有机硅整理剂用量高于24g/kg时，有机硅的助燃性能的影响高于其耐水洗性能的作用，随着其用量的进一步增多，羊毛的阻燃性能同样降低。所以，当有机硅整理剂用量为24g/kg时，既能起到耐水洗的作用，同时其助燃性影响相对较小，达到最佳的阻燃耐水洗平衡点。

2.5 多次水洗后阻燃性能变化

选择有机硅整理剂用量为24g/kg处理阻燃整理后的羊毛织物，测量多次水洗后的阻燃效果，并且根据公式L=0.6W+27.0算出阻燃剂的理论残留量，结果如图4所示。