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棉织物具有穿着柔软舒适、透水、透气性好的特点,是目前世界上应用最多的纺织品。但是,棉织物的极限氧指数值低(约为18%),极易燃烧,遇到火源会迅速燃烧,造成火灾。据统计,每年50%的火灾是由纺织品燃烧引起的。所以,对阻燃纺织品的需求引起了广泛的重视。然而应用最广的卤系阻燃剂遇到了Dioxin(二噁英)问题,欧盟一些国家对部分含卤阻燃剂进行了危害性评估。人们对健康生活水平要求的提高,迫切需要替代卤系化学品的阻燃剂出现。继卤系阻燃剂之后,无卤阻燃剂不断涌现,如磷系,氮系,无机纳米复合材料等。本文以咪唑和螺环磷酰氯(SPDPC)为原料合成了一种新型膨胀阻燃剂螺环磷酰咪唑酯ISPA。反应过程用紫外扫描光谱进行跟踪,确定最佳反应条件为：二氯甲烷为溶剂,加热保持回流状态,三乙胺为催化剂,反应时间为6h,反应原料摩尔比(SPDPC:咪唑)为1：2.4。并对反应所得产品通过元素分析和红外光谱进行了表征,确定其结构。将合成的螺环磷酰咪唑酯,在交联剂和催化剂存在的条件下对棉布进行阻燃整理。利用正交实验,结合燃烧性能和力学性能测试结果,讨论了阻燃剂、交联剂、催化剂的用量以及焙烘温度对阻燃整理后棉布的阻燃性能和力学性能的影响,选取了较佳的整理工艺。并对较优条件下阻燃整理后棉布的热解行为、火行为以及燃烧前后表面形态进行了研究。结果发现较优的阻燃整理工艺为：整理液中螺环磷酰咪唑酯用量为30%,催化剂用量为1.5%,交联剂用量为1%,预烘温度为80℃,烘5min,焙烘温度为150℃,焙烘时间为3min。经过此优化工艺整理的阻燃棉布的LOI值达到33.96%,垂直燃烧测试续燃时间为0s,阴燃时间为0s,损毁长度为64mm,拉伸性能测得断裂强力为312.50N。达到织物阻燃B1级标准。热分析结果表明阻燃棉布初始分解温度明显降低,600℃时残留量由不阻燃的几乎没有残留提高到残留30%。说明阻燃剂螺环磷酰咪唑酯具有非常好的成炭阻燃作用。锥形量热实验结果表明,较优整理工艺整理后的棉织物比未整理的棉织物的热释放速率(HRR)低,说明整理后棉织物的阻燃性提高。且整理后的棉织物总的热释放(THR)由未整理的棉布的4.02MJm-2kg-1降低到2.48MJm-2kg-1,降低了38.3%。整理的棉织物的有效燃烧热(EHC)降低,且比消光面积(SEA)增大,也证明了整理后的棉织物的阻燃性提高。添加金属氧化物整理的棉布有效地抑制了阻燃棉布的烟释放,降低了火灾危害。用扫描电子显微镜(SEM)观察了锥形量热测试前后纯棉布及整理棉布的表面形态。从整理前后棉织物的表面形态可以看出阻燃剂已经附着到棉纤维上。从完全燃烧后的残炭形态可以看出,纯棉布燃烧后有明显的收缩现象,纱线之间形成了较大的空隙。而整理的棉织物燃烧后炭残留表面形态是均匀连续的,有致密的炭层形成。