紡織品面料的熱裂解,纖維素的熱裂解,纖維素纖維的熱裂解過(guò)程,滌綸面料的熱裂解

  纖維的熱烈解在紡織品面料的燃燒過(guò)程中是一個(gè)至關(guān)重要的步驟，他決定裂解產(chǎn)物的組成的比例，與能否續(xù)燃關(guān)系極大。了解紡織品面料的熱裂解即熱裂解的產(chǎn)物，可以幫助人們研制阻燃劑、制定紡織品面料的阻燃整理工藝。

  纖維素纖維是天然高分子材料，其主要成分是纖維素，纖維素是有許多脫水的B-葡萄糖（C₆H₁₀O₅）以1,4-苷鍵連接的多糖類。

  纖維素纖維受熱不熔融，遇火焰后燃燒較快。纖維素受熱后產(chǎn)生熱裂解，裂解產(chǎn)物為固態(tài)、液態(tài)物質(zhì)和揮發(fā)性氣體。纖維的燃燒可分為有焰燃燒和無(wú)焰燃燒（銀燃）。有焰燃燒主要是纖維受熱烈屆時(shí)產(chǎn)生的可燃性氣體或揮發(fā)性液體的燃燒，而陰燃則是固體殘?jiān)�（主要是碳）的氧化，有焰燃燒所需溫度比陰燃要低得多。纖維素的裂解使纖維燃燒最重要的環(huán)節(jié)，因?yàn)榱呀鈱�產(chǎn)生大量裂解產(chǎn)物，其中可燃性氣體和揮發(fā)性液體將作為有焰燃燒的燃料，燃料后產(chǎn)生大量的熱，有作用于纖維使其繼續(xù)裂解，使裂解反應(yīng)循環(huán)進(jìn)行。

1.   纖維素纖維的熱裂解過(guò)程

一般認(rèn)為，纖維素纖維的裂解反應(yīng)為纖維素脫水炭化，產(chǎn)生水、二氧化碳和固體殘?jiān)�；纖維素通過(guò)結(jié)聚生成不揮發(fā)的液體L_葡萄糖，而后L_葡萄糖的裂解產(chǎn)物發(fā)生氧化，燃燒產(chǎn)生大量熱，引起更多纖維素發(fā)生裂解。這兩個(gè)反應(yīng)相互競(jìng)爭(zhēng)，始終存在與纖維素裂解的整個(gè)過(guò)程中。

  通過(guò)實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，纖維素纖維的熱裂解可以分為三個(gè)階段：初始裂解階段、主要列階段和殘?jiān)�解階段。

  溫度低于370⁰C的裂解屬于初始裂解階段，這個(gè)階段是纖維素裂解的開(kāi)始，主要表現(xiàn)為纖維物理性能的變化及少量失重。纖維素纖維的初始裂解階段主要與纖維素纖維中的無(wú)定形部分有關(guān)。

  溫度在270~430⁰C的裂解是主要裂解階段。這一階段纖維的失重速率很快，失重量很大。裂解的大部分產(chǎn)物在這一階段產(chǎn)生，左旋葡萄糖是主要中間裂解產(chǎn)物，再由它分解成各種可燃性氣體。纖維素纖維的主要裂解階段發(fā)生在纖維的結(jié)晶區(qū)。

  溫度高于430⁰C時(shí)，纖維素纖維的裂解屬于殘?jiān)�解階段。在纖維素的裂解過(guò)程中，脫水、碳化反應(yīng)與生成左旋葡萄糖的裂解放映始終相互競(jìng)爭(zhēng)，存在于整個(gè)裂解過(guò)程中。到了殘?jiān)�裂解階段后，脫水、碳化裂解反應(yīng)的方向更加明顯，纖維素燃燒殘?jiān)�繼續(xù)脫水、脫羧，放出水和二氧化碳等物質(zhì)，并進(jìn)行重排反應(yīng)，形成雙鏈、羰基和羧基產(chǎn)物，殘?jiān)�中碳含量越�?lái)越高。

  由于纖維素種類或?qū)嶒?yàn)條件不同，纖維素纖維裂解的三個(gè)階段溫度范圍會(huì)有變化，單纖維素纖維裂解的階段性總是存在的，這是由纖維素纖維微結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)所決定的。從初始裂解階段到主要裂解階段，其實(shí)質(zhì)就是從無(wú)定形區(qū)到結(jié)晶區(qū)的一個(gè)裂解過(guò)程。

2.   纖維素纖維的熱裂解產(chǎn)物

  纖維素纖維的裂解是決定纖維燃燒性能的關(guān)鍵。纖維素纖維的裂解產(chǎn)物中，大部分是纖維燃燒的燃料。研究纖維阻燃前后裂解產(chǎn)物的變化及裂解產(chǎn)物的認(rèn)定，對(duì)研究纖維素纖維的燃燒及阻燃機(jī)理非常有意義。

  國(guó)外有文獻(xiàn)介紹，纖維素纖維裂解產(chǎn)物確定的有12種，主要有醛、酮、呋喃、糠醛和和葡聚糖等。。國(guó)內(nèi)有人做出裂解氣相色譜圖后，認(rèn)定棉纖維有45個(gè)色譜峰，人工揀出的裂解產(chǎn)物有21個(gè)峰，含28中裂解產(chǎn)物，其中有2種為可能裂解產(chǎn)物；阻燃棉纖維檢出24種裂解產(chǎn)物，其中有2種可能是裂解產(chǎn)物。近年有人利用PY–GC–MC色質(zhì)聯(lián)用儀研究棉纖維的熱裂解產(chǎn)物，其結(jié)果與以前的結(jié)果有所不同。棉纖維裂解產(chǎn)物及其含量見(jiàn)表9-2.在所有的裂解產(chǎn)物中，只有水、二氧化碳是不燃燒的，而醇、醛、醚、酮、酯、呋喃、苯等都是易燃的。這在研究阻燃整理和阻燃劑時(shí)都是非常重要的。通過(guò)阻燃整理時(shí)這些易燃物質(zhì)減少或?qū)⑵浞忾]，可以達(dá)到阻燃的目的、

一、           滌綸面料的熱裂解

  滌綸面料是應(yīng)用較廣的合成纖維之一，它的燃燒與其他合成高分子材料一樣。滌綸與高溫?zé)嵩唇佑|，吸收熱量后發(fā)生熱裂解反應(yīng)生成易燃?xì)怏w，易燃?xì)怏w在空中（氧）存在的條件下，發(fā)生燃燒，燃燒產(chǎn)生的熱量被纖維吸收后，又促進(jìn)了纖維繼續(xù)熱裂解和進(jìn)一步燃燒，形成一個(gè)循環(huán)。合成纖維持續(xù)燃燒，必須具備下列條件：

（1）    高聚物裂解，能產(chǎn)生可燃?xì)怏w；

（2）    燃燒產(chǎn)生的熱量，足以加熱高聚物，使之連續(xù)不斷的產(chǎn)生可燃?xì)怏w；

（3）    產(chǎn)生的可燃?xì)怏w能與氧氣混合，并擴(kuò)散到己點(diǎn)燃的部分；

（4）    燃燒部分蔓延到可燃?xì)怏w與氧氣的混合區(qū)域中

  針對(duì)這四個(gè)條件，人們提出了阻燃的基本原理：減少（或者基本沒(méi)有）熱裂解氣體的生成，阻礙氣相燃燒的基本反應(yīng)，吸收燃燒區(qū)域的熱量，稀釋和隔離空氣。

本文摘至于【中國(guó)阻燃面料網(wǎng)www.China-Fire-Retardant.com】轉(zhuǎn)載請(qǐng)注明。