5　由聚合物乳液整理提供的阻燃/耐溶剂性能

　　非织造布同样可以通过乳液的化学整理和粘结改性来提供阻燃性和(或)耐溶剂性。这些性能对于非织造布继续进入历史上由传统织物占主导地位的领域(如运输、建筑、家具和床上日用品等)至关重要。要求具有阻燃性和耐溶剂性的一些专用非织造布包括:过滤介质、材料表面涂层、防火材料、高蓬松基布、屋顶基材、卫生产品、医疗用即弃产品和壁纸。

    为了满足上述需要,设计了应用于非织造布粘合、整理、粘结和渗透等方面的多用途的阴离子乙烯—氯乙烯(ＥＶＣｌ)Ａｉｒｆｌｅｘ聚合物乳液系列。ＥＶＣｌ聚合物中含有功能性基团,该聚合物具有进行交联的空间或者可以进行自交联。ＥＶＣｌ聚合物的化学性能和力学性能稳定,在乳液含固量50%时具有低的粘度。ＥＶＣｌ聚合物的玻璃化转变温度(Ｔｇ)范围是3～45℃。

    5.1　阻燃特性

    乙烯—氯乙烯聚合物的含氯量(重量)为39%～46%。在燃烧时有效的卤素氯能够在气态下约束自由的氢原子以及清除其他自由基,从而减少可能存在的可燃气体的量,进而减缓或终止燃烧过程,因此可以认为ＥＶＣｌ聚合物涂膜是能自灭的,其最终产品是不可燃的。

    ＥＶＣｌ乳液也可以与其他商业用的阻燃剂一起作用,以进一步降低产品的可燃性。例如氢氧化铝或氢氧化镁等化合物可以与ＥＶＣｌ乳液一起应用到非织造布上。这类氢氧化物含有耦合水,水在加热时释放,局部冷却时生成,这将影响能量平衡。释放的水蒸气又可以稀释可燃性气体。磷化合物同样也可以被用作有效的阻燃剂。磷化合物在燃烧时经历了脱水作用,生成磷酸或多磷酸,在非织造布表面上产生炭化物。这层炭化物可避免非织造布表面受热,阻止挥发性气体从非织造布中的聚合材料内溢出到火焰中。

    5.2　ＥＶＣｌ聚合物的燃烧性能测试结果

    测试材料阻燃整理效果的可燃性试验根据测试方法有不同的测试结果。美国拥有数百种成文的国家、州和地方的测试方法,每一种都是针对一种专门的行业或最终应用。随着非织造布市场更加全球化,必须考虑其他国家对于燃烧性能的要求和测试方法。美国非织造行业较为广泛应用的测试方法中的四种是:垂直试验(国家防火协会,ＮＦＰＡ701);水平试验(机动车辆安全标准,ＭＶＳＳ302);两种45°角试验(美国材料试验协会,ＡＳＴＭＤ1230-61和加州117)。

    为证明不同聚合物乳液粘合剂的阻燃性,评价了Ａｉｒｆｌｅｘ4530ＥＶＣｌ乳液(46%重量的氯),并与应用在非织造行业的其他典型的聚合物粘合剂进行比较,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。每种聚合物被粘合在一种100%聚酯纤网上。图3汇总了每种乳液的四种阻燃试验结果的平均值,Ａｉｒｆｌｅｘ4530乳液提供了最好的阻燃性能。

    该项研究的实验条件如下:(1)经检验每种乳液无添加物,尤其没有添加阻燃剂;(2)涂层涂布量35%;(3)聚酯基布定量17ｇ/ｍ2;(4)除ＶＡＥ乳液(Ｔｇ是10℃)外,乳液的Ｔｇ为30～60℃。

    当这些聚合物乳液粘合剂与上述商业上可应用的阻燃剂结合使用时,结果变化显著。表3说明Ａｉｒｆｌｅｘ4530ＥＶＣｌ乳液与所述的阻燃剂相容,且其相容性优于其他类型的乳液。

　　许多产品将棉纤维掺混到非织造布中。混合物基布中棉纤维与聚酯纤维或人造丝的混合比例可以从100%到各不同比率。例如,一种大比率的过滤介质由30%～80%棉和20%～70%聚酯纤维混合而成。尽管棉既具有应用上的优点也具有成本上的优势,但仍然存在缺点,就是原始纤网的易燃性增加。ＥＶＣｌ乳液通常用于粘合这些基布以增加其阻燃性。尽管在100%聚酯纤网上没有任何添加剂的ＥＶＣｌ乳液可以通过最为普通的非织造布和纺织品阻燃性测试,但是如果在纤网中加入棉成分,情况则不相同。由于棉纤维高度可燃,ＥＶＣｌ乳液应该结合其他阻燃剂以提供最大的保护。

    在实验室中以含棉纤维为例,对乙烯—氯乙烯聚合物乳液的阻燃性能与主要应用在非织造布领域中典型的聚丙烯酸乳液进行了比较。阻燃性比较试验在含有50%棉和50%聚酯纤维的纤网上进行。在这些研究中,Ａｉｒｆｌｅｘ4530乳液粘合剂和一种有相似Ｔｇ的聚丙烯酸粘合剂与不同量的磷酸盐/溴化物组成阻燃剂。