两种阻燃纤维耐酸碱性能的对比分析

张海霞，张喜昌

(河南工程学院 纺织学院，河南 郑州450007)

随着人民生活水平的提高和阻燃织物相关法规的完善，阻燃纺织品的开发正在不断深化［1-3］.阻燃腈纶纤维开发较早，柔软性和保暖性与羊毛相似，染色性好且易与其他纤维混纺，故应用较广［4-5］.阻燃黏胶纤维由于具有良好的阻燃性、穿着舒适性及燃烧时不熔融滴落等特性，所以发展很快［6-7］，但在生产加工及其产品的使用过程中，会不可避免地接触到酸性或碱性物质，所以有必要研究阻燃纤维的耐酸碱性能.本研究主要测试分析了阻燃黏胶纤维和阻燃腈纶纤维的耐酸碱性能并与普通黏胶纤维和腈纶纤维进行了对比，以期更好地指导日常使用与生产实践.

1 试验

1.1 试样

试验所用的阻燃黏胶纤维、阻燃腈纶纤维和普通黏胶纤维、普通腈纶纤维的规格均为38 mm×1.67 dtex，阻燃黏胶纤维的极限氧指数LOI＞28，阻燃腈纶纤维的极限氧指数LOI＞33.

1.2 试验仪器和方法

耐酸性试验:在室温条件下，将阻燃黏胶纤维和普通黏胶纤维置于w(H2SO4)分别为0.5%，2%，7%，15%的H2SO4溶液中进行处理;将阻燃腈纶纤维和普通腈纶纤维置于w(H2SO4)分别为5%，10%，20%，30%的H2SO4溶液中进行处理.试样处理1 h后取出，在蒸馏水中清洗干净，室温状态下放置72 h使其自然晾干.

耐碱性试验:在室温条件下，将阻燃黏胶纤维和普通黏胶纤维置于w(NaOH)分别为0.5%，1.5%，3%，5%的NaOH溶液中进行处理;将阻燃腈纶纤维和普通腈纶纤维置于w(NaOH)分别为3%，5%，8%，10%的NaOH溶液中进行处理.试样处理1 h后取出，在蒸馏水中清洗干净，于室温状态下放置72 h使其自然晾干.

强伸性能测试:采用XD-1纤维细度仪测试纤维的细度，采用XQ-2纤维强伸度仪测试纤维的强伸性能，XD-1纤维细度仪和XQ-2纤维强伸度仪联用.XD-1纤维细度仪测量纤维细度时预加张力0.2 cN，XQ-2纤维强伸度仪测量纤维强伸性能时设隔距长度20 mm、拉伸速度20 mm/min、预加张力0.2 cN，在标准大气条件下分别测试50根纤维.

测试4种纤维试样经不同浓度的H2SO4溶液或NaOH溶液处理前后的强伸性能，按下式计算相应的指标下降率:

2 结果与分析

2.1 纤维的耐酸性

2.1.1 阻燃黏胶纤维的耐酸性

阻燃黏胶纤维和普通黏胶纤维经不同浓度的H2SO4溶液处理前后的强伸性能指标见表1.

表1 两种黏胶纤维经H2 SO4溶液处理前后的强伸性能Tab.1 Strength＆elongation of two viscose fibers treated with H2 SO4 solution

由式(1)分别计算阻燃黏胶纤维和普通黏胶纤维经不同浓度的H2SO4溶液处理后的断裂强度下降率和断裂伸长率下降率，结果见图1和图2.

图1 两种黏胶纤维经H2 SO4溶液处理后的断裂强度下降率Fig.1 Breaking tenacity loss rate of two viscosefibers treated with H2 SO4 solution

图2 两种黏胶纤维经H2 SO4溶液处理后的断裂伸长率下降率Fig.2 Breaking elongation loss rate of two viscosefibers treated with H 2 SO4 solution

用w(H2SO4)为15%的H2SO4溶液处理后的阻燃黏胶纤维与普通黏胶纤维呈碎裂状态，不能拉伸.由表1和图1、图2可知，随着H2SO4溶液浓度的增加，阻燃黏胶纤维和普通黏胶纤维的断裂强力、断裂强度与断裂伸长率都逐渐下降，断裂强度下降率和断裂伸长率下降率均随着H2SO4溶液浓度的增加而增加.阻燃黏胶纤维的耐酸性与普通黏胶纤维相比略差，在实际的生产和使用过程中，H2SO4溶液的w(H2SO4)建议控制在1%以下，以较小为宜.

2.1.2 阻燃腈纶纤维的耐酸性

阻燃腈纶纤维和普通腈纶纤维经不同浓度的H2SO4溶液处理前后的强伸性能指标见表2.

表2 两种腈纶纤维经H 2 SO4溶液处理前后的强伸性能Tab.2 Strength＆elongation of two acrylic fibers treated with H2 SO4 solution

由式(1)分别计算阻燃腈纶纤维和普通腈纶纤维经不同浓度的H2SO4溶液处理后的断裂强度下降率和断裂伸长率下降率，结果见图3和图4.

图3 两种腈纶纤维经H 2 SO4溶液处理后的断裂强度下降率Fig.3 Breaking tenacity loss rate of two acrylic fibers treated with H2 SO4 solution

图4 两种腈纶纤维经H 2 SO4溶液处理后的断裂伸长率下降率Fig.4 Breaking elongation loss rate of two acrylic fibers treated with H 2 SO4 solution

由表2和图3、图4可知，随着H2SO4溶液浓度的增加，阻燃腈纶纤维和普通腈纶纤维的断裂强力、断裂强度与断裂伸长率都逐渐下降，断裂强度下降率和断裂伸长率下降率均随着H2SO4溶液浓度的增加而增加，在w(H2SO4)为10%～20%时变化比较显著.阻燃腈纶纤维的耐酸性与普通腈纶纤维相比略差，在实际生产和使用过程中，H2SO4溶液的w(H2SO4)建议控制在10%以下.比较两种阻燃纤维在进行H2SO4溶液处理时的浓度大小与处理后的强伸性能变化情况，可知阻燃腈纶纤维的耐酸性要优于阻燃黏胶纤维.

2.2 纤维的耐碱性

2.2.1 阻燃黏胶纤维的耐碱性

阻燃黏胶纤维和普通黏胶纤维经不同浓度的NaOH溶液处理前后的强伸性能指标见表3.

表3 两种黏胶纤维经NaOH溶液处理前后的强伸性能Tab.3 Strength＆elongation of two viscose fibers treated with NaOH solution

由式(1)分别计算阻燃黏胶纤维和普通黏胶纤维经不同浓度的NaOH溶液处理后的断裂强度下降率和断裂伸长率下降率，结果见图5和图6.

图5 两种黏胶纤维经NaOH溶液处理后的断裂强度下降率Fig.5 Breaking tenacity loss rate of two viscose fibers treated with NaOH solution

图6 两种黏胶纤维经NaOH溶液处理后的断裂伸长率下降率Fig.6 Breaking elongation loss rate of two viscose fibers treated with NaOH solution

由表3和图5、图6可知，随着NaOH溶液浓度的增加，阻燃黏胶纤维和普通黏胶纤维的断裂强力、断裂强度与断裂伸长率都逐渐下降，断裂强度下降率和断裂伸长率下降率均随着NaOH溶液浓度的增加而增加.阻燃黏胶纤维的耐碱性不如普通黏胶纤维，在实际的生产和使用过程中，NaOH溶液的w(NaOH)建议控制在2%以下.

2.2.2 阻燃腈纶纤维的耐碱性

阻燃腈纶纤维和普通腈纶纤维经不同浓度的NaOH溶液处理前后的强伸性能指标见表4.

表4 两种腈纶纤维经NaOH溶液处理前后的强伸性能Tab.4 Strength＆elongation of two acrylic fibers treated with NaOH solution

由式(1)分别计算阻燃腈纶纤维和普通腈纶纤维经不同浓度的NaOH溶液处理后的断裂强度下降率和断裂伸长率下降率，结果见图7和图8.

图7 两种腈纶纤维经NaOH溶液处理后的断裂强度下降率?Fig.7 Breaking tenacity loss rate of two acrylic fibers treated with NaOH solution

图8 两种腈纶纤维经NaOH溶液处理后的断裂伸长率下降率Fig.8 Breaking elongation loss rate of two acrylic fibers treated with NaOH solution

由表4和图7、图8可知，随着NaOH溶液浓度的增加，阻燃腈纶纤维和普通腈纶纤维的断裂强力、断裂强度与断裂伸长率都逐渐下降，断裂强度下降率和断裂伸长率下降率均随着NaOH溶液浓度的增加而增加.阻燃腈纶纤维的耐碱性不如普通腈纶纤维，在实际的生产和使用过程中，NaOH溶液的w(NaOH)建议控制在8%以下.比较相同浓度的NaOH溶液处理后的两种阻燃纤维的强伸性能变化情况可知，阻燃腈纶纤维的耐碱性要优于阻燃黏胶纤维.

3 结语

阻燃黏胶纤维和阻燃腈纶纤维经不同浓度的H2SO4溶液和NaOH溶液处理后，纤维的断裂强力、断裂强度与断裂伸长率都有所下降，随着酸碱溶液浓度的增加下降幅度变大.对比酸碱处理时的浓度和经酸碱处理后纤维的强伸性能指标可知，阻燃腈纶纤维的耐酸碱性要优于阻燃黏胶纤维;两种阻燃纤维的耐酸碱性均不如用作对比样的普通黏胶纤维和普通腈纶纤维.在实际生产和使用过程中，要注意控制酸碱溶液的浓度，最大限度地减少对纤维的损伤.

［1］Laoutid F，Bonnaud L，Alexandre M.New prospects in flame retardant polymer materials:from fundamentals to nanocomposites［J］.Materials Science and Engineering Reports，2009，23(5):100-125.

［2］赵永霞.阻燃纺织品的技术进步与发展［J］.纺织导报，2011(1):83-88.

［3］姜逊，徐桂龙.常见纺织品阻燃性能的国内外标准要求与选用方案［J］.产业用纺织品，2011(4):41-44.

［4］周志华，李玉林，薛露云.阻燃纤维的现状及发展趋势［J］.中国纤检，2014(6):82-83.

［5］郝新敏，张建春.腈氯纶纤维的性能及应用研究［J］.中国个体防护装备，2001(4):12-15.

［6］夏郁葱.国产阻燃粘胶纤维技术现状和发展趋势［J］.纺织学报，2012，33(6):129-134.

［7］马君志，夏延致.阻燃粘胶纤维的发展现状及趋势［J］.纺织导报，2012(10):67-69.