摘 要:為擴(kuò)大黃麻的應(yīng)用領(lǐng)域，選用166.67tex(6Nm)黃麻紗線為原料，經(jīng)過3次合股，設(shè)計(jì)開發(fā)了一種直徑為12mm的阻燃繩索。第一次合股后進(jìn)行阻燃整理。選用pH值為中性的FR-202阻燃劑進(jìn)行阻燃試驗(yàn)。試驗(yàn)結(jié)果表明:采用FR-202阻燃劑按不同濃度對(duì)黃麻紗線進(jìn)行阻燃整理后，黃麻紗線均具有阻燃效果。編織成繩索后，其阻燃性能趨勢(shì)與紗線一致，均具有阻燃性能；隨著阻燃劑質(zhì)量分?jǐn)?shù)增大，阻燃效果增強(qiáng)，且斷裂強(qiáng)力變化不大。
關(guān)鍵詞:黃麻纖維；阻燃整理；繩索；燃燒性能
黃麻為一年生草本植物，其纖維柔韌、吸濕性好、強(qiáng)度高、耐磨、易降解，并具有良好的熱絕緣性，是天然纖維中價(jià)格較低的紡織纖維[1-2]。黃麻纖維可漂白、染色或涂層，也可以與其他天然纖維或人造纖維混紡。
我國是世界上主要的黃麻制品生產(chǎn)國，黃麻纖維制品廣泛應(yīng)用于國民經(jīng)濟(jì)各領(lǐng)域和人民生活之中。經(jīng)過100多年的發(fā)展，我國已形成了比較穩(wěn)定的麻袋、麻布和麻線產(chǎn)品系列[3-4]。
黃麻繩線是天然纖維飾品的較佳材料，可編織各類手工藝品，如背包、燈罩、座椅墊、首飾用繩，還可用于編織地毯、窗簾、裝飾布、吊床、涼席、旅行袋、掛毯等紡織品，具有獨(dú)特的魅力和藝術(shù)美感[5]。傳統(tǒng)黃麻繩線制品屬于包裝捆綁類產(chǎn)業(yè)用紡織品，是我國天然纖維繩線最主要的品種，廣泛應(yīng)用于工業(yè)、農(nóng)業(yè)、商業(yè)、醫(yī)藥、建筑、金融、糧食等行業(yè)，在繩類生產(chǎn)中占有較大的比重，并形成了比較完善的生產(chǎn)、營銷與應(yīng)用體系[6]。
近年來，黃麻繩索還用于樹木養(yǎng)護(hù)、樹木移植，或編織防護(hù)網(wǎng)用于防止山體滑坡、路面防滑等。黃麻纖維屬于天然纖維素纖維，極限氧指數(shù)較低，極易燃燒，其繩線制品亦屬于易燃物質(zhì)。隨著黃麻繩線制品應(yīng)用領(lǐng)域的不斷拓展，對(duì)其功能性、安全性的要求也越來越高[7]。因此，本文選用黃麻紗線為原料，設(shè)計(jì)開發(fā)一種阻燃黃麻纖維繩索，適用于編織各類防護(hù)網(wǎng)，以期通過賦予黃麻繩索阻燃性，使其獲得更廣泛的應(yīng)用。
1黃麻纖維繩索的制備
1.1紗線的選擇
用于交通運(yùn)輸及防護(hù)網(wǎng)的黃麻繩索，其常規(guī)直徑為8~15mm，編織方式以3次合股為主。本試驗(yàn)選用常用的166.67tex(6Nm)黃麻紗為原料，3次合股，制備直徑為12mm的阻燃繩索。紗線性能為:紗線線密度166.67tex(6Nm)，斷裂強(qiáng)力1808.4cN，斷裂強(qiáng)力變異系數(shù)15.2%，斷裂伸長(zhǎng)率14.57%。
1.2工藝路線的確定
一般傳統(tǒng)3股繩索的生產(chǎn)工藝路線為:單紗→一次合股加捻→上漿(根據(jù)需要選擇)→干燥→二次合股加捻→三次合股加捻→成品繩。即單紗經(jīng)過3次合股成繩，如需上漿，則在第一次合股以后進(jìn)行。是否上漿要根據(jù)產(chǎn)品用途決定，通過上漿可以增加繩的光潔度、耐磨性并提高強(qiáng)力。為確保阻燃性能穩(wěn)定且不影響繩索的外觀，將阻燃整理放在第一次合股之后進(jìn)行，確定工藝路線為:單紗→一次合股加捻→阻燃→干燥→上漿→干燥→二次合股加捻→工三藝次的合確股定加捻→成品繩。
1.3編織
傳統(tǒng)直徑為12mm的3股黃麻繩索合股股數(shù)一般為8、15、3根?？紤]到繩索最終用于編織防護(hù)網(wǎng)，既要柔韌以易于編織，又要滿足基本的耐壓及強(qiáng)力要求。根據(jù)實(shí)際生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)，一般第一次合股捻度為120捻/m，第二次合股捻度為95捻/m。第三次合股捻度對(duì)繩索強(qiáng)力及柔韌性影響較大，因此選用第三次合股捻度為參數(shù)，研究其對(duì)黃麻繩索拉伸強(qiáng)力和柔韌性的影響，試驗(yàn)結(jié)果見表1。
表1第三次合股捻度對(duì)黃麻繩索拉伸強(qiáng)力和柔韌性的影響
由表1可以看出，在前兩次合股捻度不變的情況下，隨著第三次合股捻度減小，黃麻繩索的拉伸強(qiáng)力減小，柔韌性得到改善。考慮到繩索強(qiáng)力及可編織性，確定第三次合股捻度為75捻/m。
經(jīng)試驗(yàn)，確定繩索編織工藝如下:第一次合股根數(shù)為8合1，捻度為120捻/m，捻向?yàn)?/font>S捻；第二次合股根數(shù)為15合1，95捻/m，捻向?yàn)?/font>S捻；第三次合股根數(shù)為3合1，75捻/m，捻向?yàn)?/font>Z捻。
2阻燃整理工藝
2.1阻燃劑的選擇
繩索的阻燃整理要求是具有可操作性和阻燃效果，且不降低繩索強(qiáng)力。非反應(yīng)體系阻燃劑與纖維之間不發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，只發(fā)生物理或化學(xué)的交互作用，如黏著于纖維表面或滲入纖維結(jié)構(gòu)內(nèi)，對(duì)微原纖產(chǎn)生附著力，也可借助于范德華力，在纖維的低側(cè)序區(qū)產(chǎn)生分子間的結(jié)合力。因此，選用4種非反應(yīng)體系阻燃劑青島聯(lián)美FR-201、FR-202、FR-203、FR-PN-8進(jìn)行試驗(yàn)，其pH值分別為2、7、6、6。通過原液測(cè)試，4種阻燃劑對(duì)亞麻紗線均具有明顯的阻燃作用。
因紗線經(jīng)阻燃整理后還需上漿，為確保反應(yīng)體系的穩(wěn)定性，選擇pH值為中性的FR-202阻燃劑較為適宜。該阻燃劑阻燃性能優(yōu)異，熱穩(wěn)定性好，在燃燒過程中會(huì)產(chǎn)生膨脹碳層，以起到隔熱隔絕空氣的作用，防止表面火焰進(jìn)一步擴(kuò)散，達(dá)到防火、阻燃的目的。并且其低煙、無毒、無熔滴，與各種高分子材料相容性均較好，易均勻分散，是一種理想的高效環(huán)保型阻燃劑。其基本性能為:外觀無色透明，密度為1.05g/cm3(25℃)，中性。
2.2阻燃效果試驗(yàn)
非反應(yīng)體系阻燃劑在應(yīng)用時(shí)可以使用原液，也可根據(jù)阻燃要求稀釋后再使用。試驗(yàn)步驟如下:取阻燃劑質(zhì)量分?jǐn)?shù)為40%、50%、100%的水溶液各100mL，分別置于1、2、3號(hào)燒杯中；稱取質(zhì)量均為2g的黃麻紗3份，分別置于1號(hào)、2號(hào)、3號(hào)燒杯中，充分浸潤(rùn)后取出；軋出液體，將帶液量控制在100%，按阻燃液質(zhì)量濃度遞增順序?qū)ⅫS麻紗線試樣編號(hào)為1#、2#、3#；將1#、2#、3#黃麻紗線自然風(fēng)干；室溫下將紗線點(diǎn)燃，并沿水平面垂直放置，火焰方向與紗線平行，火焰持續(xù)10s，觀察紗線燃燒情況。
經(jīng)測(cè)試，1#、2#、3#試樣離焰后均可自熄，1#試樣陰燃時(shí)間稍長(zhǎng)，2#試樣有陰燃但持續(xù)時(shí)間很短，3#試樣無陰燃?？梢?/font>，采用FR-202阻燃劑對(duì)紗線進(jìn)行阻燃整理后，黃麻紗線均具有阻燃效果，且隨著阻燃劑質(zhì)量分?jǐn)?shù)增大，阻燃效果增強(qiáng)。
3繩索性能測(cè)試
采用不同質(zhì)量分?jǐn)?shù)阻燃劑整理后的紗線制備繩索并與未進(jìn)行阻燃整理的繩索進(jìn)行對(duì)比，參照GB/T8834—2016《纖維繩索有關(guān)物理和機(jī)械性能的測(cè)定》[8]，部分參照GB/T5455—2014《紡織品燃燒性能垂直方向損毀長(zhǎng)度、陰燃和續(xù)燃時(shí)間的測(cè)定》[9]對(duì)其強(qiáng)力及阻燃性能進(jìn)行測(cè)試，結(jié)果見表2。
表2繩索燃燒性能與斷裂強(qiáng)力
由表2可見，采用不同質(zhì)量分?jǐn)?shù)的FR-202阻燃劑對(duì)紗線進(jìn)行阻燃整理后編織的繩索，其阻燃性能趨勢(shì)與紗線一致。阻燃整理后，繩索均具有阻燃性能，且隨著阻燃劑質(zhì)量分?jǐn)?shù)增大，阻燃效果增強(qiáng)，最終產(chǎn)品斷裂強(qiáng)力變化不大。
4結(jié)語
本文以6Nm黃麻紗線為原料，經(jīng)3次合股，設(shè)計(jì)開發(fā)了一種阻燃繩索。選用4種非反應(yīng)體系阻燃劑進(jìn)行試驗(yàn)，對(duì)黃麻紗線均具有明顯的阻燃作用。開發(fā)的阻燃黃麻繩索可編織成防護(hù)網(wǎng)用于路面防滑，也可用于防止山體滑坡等多種用途。麻類纖維易種植，產(chǎn)量高，不會(huì)對(duì)資源造成掠奪性開發(fā)，產(chǎn)品廢棄后能在自然界中降解，符合環(huán)境保護(hù)和生態(tài)可持續(xù)性發(fā)展的要求。隨著人們生態(tài)與環(huán)保意識(shí)的日益增強(qiáng)，采用性能優(yōu)良的麻纖維等天然纖維替代化學(xué)纖維開發(fā)綠色、環(huán)保的新材料成為研究熱點(diǎn)之一。積極利用天然纖維制取易降解的材料是減少污染、合理利用資源的必然要求。
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文章摘自：蘭紅艷.阻燃黃麻纖維繩索的制備與應(yīng)用[J].上海紡織科技，2024，52(07):51-52+63.DOI:10.16549/j.cnki.issn.1001-2044.2024.07.009.
