西藏古建筑典型装饰织物的阻燃及燃烧特性的研究

论文摘要

西藏古建筑由于藏传佛教文化而呈现出神秘而独特的历史价值,其中应用的大量各式具有鲜明图案和色彩的悬挂类装饰织物成为这一宗教价值的直接载体。然而,其易燃性则为这种独特价值带来安全隐患。本文基于西藏古建筑中典型悬挂类装饰织物的阻燃性和宗教性需求,探索可实现高效、环保、透明、简捷和新型的阻燃方法:首先对代表性织物的热解和燃烧特性进行了测定,并对其纤维成分进行鉴别,以此确定阻燃基材布料;其次,通过溶胶-凝胶技术制备了一系列无机氧化物溶胶,将其单独整理纯棉和纯涤织物,探讨了其阻燃性能和机理;第三,运用各种成碱金属盐溶液整理纯棉和纯涤织物,探讨了其阻燃性能和机理;最后,将具有高效阻燃性的溶胶、金属盐和传统阻燃剂进行配伍,先后用于复合整理纯棉和纯涤织物,探讨了其间的阻燃协效性。全文的主要工作如下:（1）通过极限氧指数、垂直燃烧、锥形量热、小火源燃烧和热失重等方法测定了从布达拉宫采集的代表性装饰织物的热解和燃烧特性,结果发现:大多数织物整体热解温度偏低,残炭量较少;LOI值低于20.0,属于易燃织物;燃烧速率很快,持续时间很短（＜60s）,热释放量大（最大热释放速率高于50kW/m2）。（2）通过热解法、燃烧法、光学显微投影法和傅立叶变换红外光谱法等方法对典型悬挂类装饰织物纤维成分进行鉴别,结果发现应用最多的纤维种类依次为纤维素纤维（粘胶和棉等）、人造聚合物纤维（涤纶、锦纶和丙纶）和蛋白质纤维（蚕丝和羊毛）。据此,本文选择棉和涤纶纤维作为阻燃基材布料。（3）利用溶胶-凝胶法,制备了SiO2、TiO2、SnO2和Fe2O3等一系列溶胶,将其浸渍整理纯棉和涤纶织物,通过极限氧指数、热失重、微型量热等方法判定了其阻燃效应以及测定了其热解和燃烧特性,通过动态红外和扫描电镜等方法探讨了溶胶的阻燃机理,结果发现:无机氧化物溶胶对纯棉和涤纶织物阻燃性能有限,整理后棉和涤纶织物ΔLOI分别为0.0-3.0和0.0-2.2,达不到GA 504-2004阻燃装饰织物标准推荐的B2级阻燃要求（LOI≥26.0）;SnO2溶胶对纯棉织物阻燃效应最好,其作用机理在于对棉纤维有催化脱水和成炭效应,且可维持成炭反应。（4）制备了一系列金属氯化物、硫酸盐、硝酸盐和醋酸盐等工作液,将其浸渍整理纯棉和涤纶织物,通过极限氧指数、热失重、微型量热等方法判定了其阻燃效应以及测定了其热解和燃烧特性,通过动态红外和扫描电镜等方法探讨了金属盐的阻燃机理,结果发现:金属盐对棉织物有高效阻燃性,其阻燃效应依金属氯化物、金属硫酸盐、金属醋酸盐和金属硝酸盐顺序逐渐下降,整理后织物的ΔLOI分别为1.3-15.3、0.4-14.4、0.0-6.5和0.0-3.0;FeCl3·6H2O、MgCl2·6H2O、ZnCl2和Al2（SO4）3·18H2O等4种金属盐可使整理织物达到GA 504-2004阻燃装饰织物标准推荐的B1级阻燃要求（LOI≥32.0）,整理织物最大热释放速率降幅约为67-90%,热解残炭量增幅约为4.01-8.12%;这些高效金属盐的阻燃机理在于能够持续催化棉纤维脱水和成炭;这些金属盐对涤纶织物的阻燃效应有限,达不到B2级,阻燃效应依金属氯化物、金属硫酸盐、金属硝酸盐和金属醋酸盐顺序逐渐下降,整理后织物的≡LOI分别为0.5-5.7、0.0-3.9、0.0-3.5和0.0-2.2。（5）将具有良好阻燃性的溶胶、金属盐和传统阻燃剂相互配伍,将其浸渍整理纯棉和涤纶织物,通过极限氧指数、热失重、微型量热等方法判定了其阻燃效应以及测定了其热解和燃烧特性,利用ΔLOI复合整理＞{ΔLOI传统阻燃剂,ΔLOI溶胶,ΔLOI金属盐}的原则确定阻燃协效性,结果发现:（硼酸/硼砂）与MgCl2·6H2O、ZnCl2与SnO2溶胶、MgCl2·6H2O与SnO2溶胶以及CuSO4·5H2O与SnO2溶胶等复合体系整理织物可达到B1级,其ΔLOI最高为20.6-21.5（SnO2溶胶/MgCl2·6H2O）,最大热释放速率最大降幅为95%（CuSO4·5H2O/SnO2溶胶）,热解残炭量最大增幅为9.67%（SnO2溶胶/CuSO4·5H2O）;其阻燃机理在于催化脱水和成炭效应的加和性增强。对于涤纶织物,这些金属盐无法使其达到B2级。

论文目录

摘要-中文

摘要-英文

第一章西藏古建筑典型装饰织物及阻燃相关研究

1.1 西藏典型古建筑的火灾安全状况

1.2 西藏古建筑内的典型可燃悬挂织物分析

1.3 织物的热解和燃烧特性研究

1.4 织物纤维鉴别科技简述

1.5 织物阻燃涂层技术概况

1.5.1 织物涂层制备方法

1.5.2 织物阻燃涂层技术

1.6 本文研究思路和主要研究内容

参考文献

第二章西藏古建筑典型装饰织物热解和燃烧特性及其成分鉴别

2.1 引言

2.2 试验部分

2.2.1 实验材料和仪器

2.2.2 试验方法

2.3 代表性织物的热解和燃烧特性

2.3.1 代表性织物的热解特性

2.3.2 代表性织物的小火源水平燃烧行为

2.3.3 代表性织物的燃烧性能和西藏气候的影响

2.3.4 典型织物的对火反应特性

2.4 西藏典型装饰织物成分纤维的鉴别

2.4.1 热分析鉴别

2.4.2 小火源水平燃烧

2.4.3 显微投影测试

2.4.4 FTIR分析

2.5 本章小结

参考文献

第三章溶胶对纯棉和涤纶织物的阻燃效应

3.1 引言

3.2 试验用品和器材

3.2.1 原料、仪器和实验装置

3.2.2 织物的预处理

3.2.3 渗透剂的选择

2溶胶和TiO₂溶胶及相关溶胶的制备'>3.2.4 SiO₂溶胶和TiO₂溶胶及相关溶胶的制备

3.2.5 金属氧化物溶胶的制备

3.2.6 溶胶对织物的整理

3.2.7 试验表征手段

3.3 结果与讨论

3.3.1 渗透剂的选择

3.3.2 溶胶的形貌

3.3.3 溶胶整理棉织物的热解和燃烧特性及阻燃机理

3.3.3.1 溶胶整理棉织物的热解和释热特性

3.3.3.2 溶胶整理棉织物的阻燃机理

3.3.4 溶胶整理涤纶织物的热解和燃烧特性及阻燃机理

3.3.4.1 溶胶整理涤纶织物的热解和释热特性

3.3.4.2 溶胶整理涤纶织物的阻燃机理

3.4 本章小结

参考文献

第四章金属盐对纯棉和涤纶织物的阻燃效应

4.1 引言

4.2 试验用品和器材

4.2.1 原料、仪器和实验装置

4.2.2 织物的预处理

4.2.3 金属盐工作液的制备

4.2.4 金属盐对织物的整理

4.2.5 试验表征手段

4.3 结果与讨论

4.3.1 金属盐整理棉织物的热解和燃烧特性及阻燃机理

4.3.1.1 金属盐氯化物整理棉织物

4.3.1.1.1 金属盐氯化物整理棉织物的热解和释热特性

4.3.1.1.2 金属盐氯化物整理棉织物的阻燃机理

4.3.1.2 金属硫酸盐整理棉织物

4.3.1.2.1 金属硫酸盐整理棉织物的热解和释热特性

4.3.1.2.2 金属硫酸盐整理棉织物的阻燃机理

4.3.1.3 金属醋酸盐整理棉织物

4.3.1.3.1 金属醋酸盐整理棉织物的释热特性

4.3.1.4 金属硝酸盐整理棉织物

4.3.2 金属盐整理涤纶织物的热解和燃烧特性及阻燃机理

4.3.2.1 金属盐氯化物整理涤纶织物

4.3.2.1.1 金属盐氯化物整理涤纶织物的热解和释热特性

4.3.2.1.2 金属盐氯化物整理涤纶织物的阻燃机理

4.3.2.2 金属硫酸盐整理涤纶织物

4.3.2.2.1 金属硫酸盐整理涤纶织物的热解和释热特性

4.3.2.2.2 金属硫酸盐整理涤纶织物的阻燃机理

4.3.2.3 金属硝酸盐整理涤纶织物

4.3.2.4 金属醋酸盐整理涤纶织物

4.4 本章小结

参考文献

第五章溶胶、金属盐和阻燃剂对纯棉和涤纶织物的阻燃协效性研究

5.1 引言

5.2 试验用品和仪器

5.2.1 原料、仪器和实验装置

5.2.2 织物的预处理

5.2.3 溶胶工作液的配制

5.2.4 金属盐工作液的配制

5.2.5 阻燃剂工作液的配制

5.2.6 溶胶/金属盐/阻燃剂对织物的复合整理

5.2.7 试验表征手段

5.3 结果与讨论

5.3.1 渗透剂的选择

5.3.2 阻燃剂（FR102）和溶胶对棉织物的阻燃协效性

5.3.3 阻燃剂（硼酸/硼砂）和溶胶对棉织物的阻燃协效性

5.3.4 阻燃剂（DAP/尿素）和溶胶对棉织物的阻燃协效性

5.3.5 阻燃剂（FR102）和金属盐对棉织物的阻燃协效性

5.3.6 阻燃剂（硼酸/硼砂）和金属盐对棉织物的阻燃协效性

5.3.7 阻燃剂（DAP/尿素）和金属盐对棉织物的阻燃协效性

5.3.8 金属盐和溶胶对棉织物的阻燃协效性

5.3.9 阻燃剂（FR101）和溶胶对涤纶织物的阻燃协效性

5.3.10 阻燃剂（FR101）和金属盐对涤纶织物的阻燃协效性

5.3.11 金属盐和溶胶对涤纶织物的阻燃协效性

5.4 本章小结

本文总结、创新之处及进一步工作展望

博士期间完成的论文和著作

致谢

西藏古建筑典型装饰织物的阻燃及燃烧特性的研究

论文摘要

论文目录

相关论文文献

猜你喜欢