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0前言
在日常生活中人們使用的絕大部分天然纖維、人造纖維及合成纖維都是易燃或可燃的，為火災(zāi)的擴(kuò)大蔓延提供了條件。據(jù)統(tǒng)計(jì)，全球有一半的火災(zāi)起因與紡織品有關(guān)[1-2]。因此，近年來(lái)世界各國(guó)高度重視對(duì)紡織品阻燃劑和阻燃技術(shù)方面的研究。用于紡織品的阻燃劑，在滿足紡織品阻燃效果持久的同時(shí)，需要考慮其安全性能和生態(tài)評(píng)價(jià)[3-4]。迄今，能夠完全達(dá)到上述要求的阻燃劑，尚未見文獻(xiàn)報(bào)道。海藻酸鈣纖維系以天然海藻中提取的海藻酸鈉為原料，以氯化鈣水溶液為凝固浴，通過(guò)濕法紡絲制得的新型高性能綠色纖維[5-8]。海藻酸鈣纖維除了具有優(yōu)異的吸濕性、生物相容性和可生物降解性【9-12】外，還具有優(yōu)異的阻燃性能【13-14】。因此，由其制成的紡織品無(wú)需阻燃整理，從而避免了使用阻燃劑帶來(lái)的安全性和生態(tài)問(wèn)題。
本項(xiàng)目采用極限氧指數(shù)儀、錐形量熱儀、熱重分析儀、x一射線衍射儀和裂解．氣相色譜．質(zhì)譜聯(lián)用儀測(cè)試了海藻酸鈣纖維的極限氧指數(shù)、燃燒性能、熱分解性能以及凝聚相和氣相的裂解產(chǎn)物，并在此基礎(chǔ)上探討了海藻酸鈣纖維的阻燃機(jī)理。
l試驗(yàn)
1．1材料和儀器
材料海藻酸鈣纖維(線密度1.5 d t e x，斷裂強(qiáng)力2．65 c N／d t e x，斷裂延伸率12.52％,自制【5】)；銅離子改性海藻酸鈣纖維(線密度1.4 7 d t e x,斷裂強(qiáng)力3.2 8 c N／d t e x,斷裂延伸率l 0.0 8％，自制【15】)
儀器M6 0 6型極限氧指數(shù)儀(青島山紡儀器有限公司)，M1 3 5 4型錐形量熱儀(英國(guó)燃燒測(cè)試技術(shù)公司)，T G 2 0 9型熱重分析儀(德國(guó)耐馳公司)，T M0 6 1 0型馬弗爐(北京盈安美誠(chéng)科學(xué)儀器有限公司)，D MA X R B一1 I型x一射線衍射儀(日本理學(xué)株式會(huì)社)，單點(diǎn)裂解器(日本F r o n t i e r公司)，Q P-2 0 1 0型氣相色譜一質(zhì)譜聯(lián)用儀(日本島津公司)
1．2測(cè)試
(1
參照G B／T 5 4 5 4--1 9 9 7《紡織品燃燒性能試驗(yàn)氧指數(shù)法》，測(cè)試棉纖維、海藻酸鈣纖維和銅離子改性海藻酸鈣纖維的極限氧指數(shù)。測(cè)試參數(shù)如下：纖維條長(zhǎng)度為8 0 mm，點(diǎn)火時(shí)間1 0 s。
(2)燃燒性能
采用錐形量熱儀測(cè)試棉纖維、海藻酸鈣纖維和海藻酸鈉的燃燒性能，采用的輻射熱通量50k W／㎡。測(cè)試參數(shù)包括熱釋放速率(H R R)、有效燃燒熱(E H C)、總放熱量(THR)和二氧化碳?xì)怏w的生成速率等。
(3)海藻酸鈣纖維的熱分解性能
采用熱重分析儀測(cè)試海藻酸鈉和海藻酸鈣纖維的熱分解性能，采用氮?dú)獗Ｗo(hù)，氮?dú)饬魉? 0 m L／m i n，升溫速率1O℃／mi n。
(4)海藻酸鈣纖維的凝聚相裂解產(chǎn)物
將海藻酸鈣纖維放人馬弗爐中，在設(shè)定溫度下加熱1 h進(jìn)行裂解反應(yīng)，然后采用X一射線衍射儀檢測(cè)纖維的裂解產(chǎn)物。馬弗爐的溫度分別為2 0 0℃、3 5 0℃、6 0 0℃和7 5 0℃。X一射線衍射儀的測(cè)試參數(shù)：C u靶，N i濾波，加速電壓為4 0 V，電流強(qiáng)度4 0 mA，掃描范圍2為3?！? 5。，步寬為0.017。。
(5)海藻酸鈣纖維的氣相裂解產(chǎn)物
采用裂解一氣相色譜～質(zhì)譜聯(lián)用儀測(cè)試海藻酸鈉和海藻酸鈣纖維的熱裂解氣相產(chǎn)物，裂解溫度分別為3 5 0℃和7 5 0℃。裂解后的混合氣體經(jīng)色譜分離,質(zhì)譜檢測(cè)后，采用N I S T譜庫(kù)進(jìn)行檢索。
2結(jié)果與討論
2．1海藻酸鈣纖維的阻燃性能
按1．2(1)分別測(cè)試海藻酸鈣纖維、棉纖維和銅離子改性海藻酸鈣纖維的極限氧指數(shù)。測(cè)試結(jié)果顯示,海藻酸鈣纖維的極限氧指數(shù)為3 4.4％，屬難燃纖維，在空氣中離火自熄；而棉纖維和銅離子改性海藻酸鈣纖維的極限氧指數(shù)分別是17.9％和17．8％，說(shuō)明海藻酸鈣纖維的阻燃性能和鈣離子密切相關(guān)。
圖1所示為按1．2(1)測(cè)試的海藻酸鈣纖維、海藻酸鈉(海藻酸鈣纖維的的原料)和棉纖維的燃燒性能參數(shù)(H R R、E
由圖1可看出，燃燒過(guò)程中海藻酸鈣纖維的熱釋放速率(H R R)、有效燃燒熱(E H C)和總放熱量(T H R)
圖1海藻酸鈣纖維、海藻酸鈉和棉纖維的燃燒性能
1一海藻酸鈉；2一海藻酸鈣纖維；3一棉纖維
比棉纖維差許多，但是比海藻酸鈉高一些，而二氧化碳的生成速率則相反。上述現(xiàn)象表明，海藻酸鈣纖維的阻燃性能比棉纖維優(yōu)異，燃燒過(guò)程中產(chǎn)生的熱量少，可以有效阻止火災(zāi)的蔓延和持續(xù)；同時(shí)海藻酸鈣纖維燃燒過(guò)程中產(chǎn)生的二氧化碳化學(xué)惰性，能沖淡可燃性氣體的濃度，進(jìn)一步起到阻燃作用。但是，單純從燃燒參數(shù)來(lái)看，海藻酸鈉的阻燃性能比海藻酸鈣纖維更為優(yōu)異。所以，筆者認(rèn)為組成海藻酸鈣纖維的海藻酸大分子的特殊結(jié)構(gòu)是其具有阻燃性能的本質(zhì)原因。
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