5 由聚合物乳液整理提供的阻燃/耐溶劑性能
非織造布同樣可以通過(guò)乳液的化學(xué)整理和粘結(jié)改性來(lái)提供阻燃性和(或)耐溶劑性。這些性能對(duì)于非織造布繼續(xù)進(jìn)入歷史上由傳統(tǒng)織物占主導(dǎo)地位的領(lǐng)域(如運(yùn)輸、建筑、家具和床上日用品等)至關(guān)重要。要求具有阻燃性和耐溶劑性的一些專用非織造布包括:過(guò)濾介質(zhì)、材料表面涂層、防火材料、高蓬松基布、屋頂基材、衛(wèi)生產(chǎn)品、醫(yī)療用即棄產(chǎn)品和壁紙。
為了滿足上述需要,設(shè)計(jì)了應(yīng)用于非織造布粘合、整理、粘結(jié)和滲透等方面的多用途的陰離子乙烯—氯乙烯(EVCl)Airflex聚合物乳液系列。EVCl聚合物中含有功能性基團(tuán),該聚合物具有進(jìn)行交聯(lián)的空間或者可以進(jìn)行自交聯(lián)。EVCl聚合物的化學(xué)性能和力學(xué)性能穩(wěn)定,在乳液含固量50%時(shí)具有低的粘度。EVCl聚合物的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度(Tg)范圍是3~45℃。
5.1 阻燃特性
乙烯—氯乙烯聚合物的含氯量(重量)為39%~46%。在燃燒時(shí)有效的鹵素氯能夠在氣態(tài)下約束自由的氫原子以及清除其他自由基,從而減少可能存在的可燃?xì)怏w的量,進(jìn)而減緩或終止燃燒過(guò)程,因此可以認(rèn)為EVCl聚合物涂膜是能自滅的,其最終產(chǎn)品是不可燃的。
EVCl乳液也可以與其他商業(yè)用的阻燃劑一起作用,以進(jìn)一步降低產(chǎn)品的可燃性。例如氫氧化鋁或氫氧化鎂等化合物可以與EVCl乳液一起應(yīng)用到非織造布上。這類氫氧化物含有耦合水,水在加熱時(shí)釋放,局部冷卻時(shí)生成,這將影響能量平衡。釋放的水蒸氣又可以稀釋可燃性氣體。磷化合物同樣也可以被用作有效的阻燃劑。磷化合物在燃燒時(shí)經(jīng)歷了脫水作用,生成磷酸或多磷酸,在非織造布表面上產(chǎn)生炭化物。這層炭化物可避免非織造布表面受熱,阻止揮發(fā)性氣體從非織造布中的聚合材料內(nèi)溢出到火焰中。
5.2。牛郑茫炀酆衔锏娜紵阅軠y(cè)試結(jié)果
測(cè)試材料阻燃整理效果的可燃性試驗(yàn)根據(jù)測(cè)試方法有不同的測(cè)試結(jié)果。美國(guó)擁有數(shù)百種成文的國(guó)家、州和地方的測(cè)試方法,每一種都是針對(duì)一種專門的行業(yè)或最終應(yīng)用。隨著非織造布市場(chǎng)更加全球化,必須考慮其他國(guó)家對(duì)于燃燒性能的要求和測(cè)試方法。美國(guó)非織造行業(yè)較為廣泛應(yīng)用的測(cè)試方法中的四種是:垂直試驗(yàn)(國(guó)家防火協(xié)會(huì),NFPA701);水平試驗(yàn)(機(jī)動(dòng)車輛安全標(biāo)準(zhǔn),MVSS302);兩種45°角試驗(yàn)(美國(guó)材料試驗(yàn)協(xié)會(huì),ASTMD1230-61和加州117)。
為證明不同聚合物乳液粘合劑的阻燃性,評(píng)價(jià)了Airflex4530EVCl乳液(46%重量的氯),并與應(yīng)用在非織造行業(yè)的其他典型的聚合物粘合劑進(jìn)行比較,包括聚氯乙烯(PVC)以及苯乙烯—丁二烯(SB)、丙烯酸、醋酸乙烯—乙烯(VAE)和醋酸乙烯(VAc)聚合物。每種聚合物被粘合在一種100%聚酯纖網(wǎng)上。圖3匯總了每種乳液的四種阻燃試驗(yàn)結(jié)果的平均值,Airflex4530乳液提供了最好的阻燃性能。
該項(xiàng)研究的實(shí)驗(yàn)條件如下:(1)經(jīng)檢驗(yàn)每種乳液無(wú)添加物,尤其沒有添加阻燃劑;(2)涂層涂布量35%;(3)聚酯基布定量17g/m2;(4)除VAE乳液(Tg是10℃)外,乳液的Tg為30~60℃。
當(dāng)這些聚合物乳液粘合劑與上述商業(yè)上可應(yīng)用的阻燃劑結(jié)合使用時(shí),結(jié)果變化顯著。表3說(shuō)明Airflex4530EVCl乳液與所述的阻燃劑相容,且其相容性優(yōu)于其他類型的乳液。
許多產(chǎn)品將棉纖維摻混到非織造布中。混合物基布中棉纖維與聚酯纖維或人造絲的混合比例可以從100%到各不同比率。例如,一種大比率的過(guò)濾介質(zhì)由30%~80%棉和20%~70%聚酯纖維混合而成。盡管棉既具有應(yīng)用上的優(yōu)點(diǎn)也具有成本上的優(yōu)勢(shì),但仍然存在缺點(diǎn),就是原始纖網(wǎng)的易燃性增加。EVCl乳液通常用于粘合這些基布以增加其阻燃性。盡管在100%聚酯纖網(wǎng)上沒有任何添加劑的EVCl乳液可以通過(guò)最為普通的非織造布和紡織品阻燃性測(cè)試,但是如果在纖網(wǎng)中加入棉成分,情況則不相同。由于棉纖維高度可燃,EVCl乳液應(yīng)該結(jié)合其他阻燃劑以提供最大的保護(hù)。
在實(shí)驗(yàn)室中以含棉纖維為例,對(duì)乙烯—氯乙烯聚合物乳液的阻燃性能與主要應(yīng)用在非織造布領(lǐng)域中典型的聚丙烯酸乳液進(jìn)行了比較。阻燃性比較試驗(yàn)在含有50%棉和50%聚酯纖維的纖網(wǎng)上進(jìn)行。在這些研究中,Airflex4530乳液粘合劑和一種有相似Tg的聚丙烯酸粘合劑與不同量的磷酸鹽/溴化物組成阻燃劑。
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