紡織品麵料的熱裂解,纖維素的熱裂解,纖維素纖維的熱裂解過程,滌綸麵料的熱裂解

  在紡織品麵料的燃燒過程中是一個(ge) 至關(guan) 重要的步驟，他決(jue) 定裂解產(chan) 物的組成的比例，與(yu) 能否續燃關(guan) 係極大。了解即熱裂解的產(chan) 物，可以幫助人們(men) 研製阻燃劑、製定紡織品麵料的阻燃整理工藝。

  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，遇火焰後燃燒較快。纖維素受熱後產(chan) 生熱裂解，裂解產(chan) 物為(wei) 固態、液態物質和揮發性氣體(ti) 。纖維的燃燒可分為(wei) 有焰燃燒和無焰燃燒（銀燃）。有焰燃燒主要是纖維受熱烈屆時產(chan) 生的可燃性氣體(ti) 或揮發性液體(ti) 的燃燒，而陰燃則是固體(ti) 殘渣（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節，因為(wei) 裂解將產(chan) 生大量裂解產(chan) 物，其中可燃性氣體(ti) 和揮發性液體(ti) 將作為(wei) 有焰燃燒的燃料，燃料後產(chan) 生大量的熱，有作用於(yu) 纖維使其繼續裂解，使裂解反應循環進行。

1.   纖維素纖維的熱裂解過程

一般認為(wei) ，纖維素纖維的裂解反應為(wei) 纖維素脫水炭化，產(chan) 生水、二氧化碳和固體(ti) 殘渣；纖維素通過結聚生成不揮發的液體(ti) L_葡萄糖，而後L_葡萄糖的裂解產(chan) 物發生氧化，燃燒產(chan) 生大量熱，引起更多纖維素發生裂解。這兩(liang) 個(ge) 反應相互競爭(zheng) ，始終存在與(yu) 纖維素裂解的整個(ge) 過程中。

  通過實驗發現，纖維素纖維的熱裂解可以分為(wei) 三個(ge) 階段：初始裂解階段、主要列階段和殘渣解階段。

  溫度低於(yu) 370⁰C的裂解屬於(yu) 初始裂解階段，這個(ge) 階段是纖維素裂解的開始，主要表現為(wei) 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(yu) 纖維素纖維中的無定形部分有關(guan) 。

  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(chan) 物在這一階段產(chan) 生，左旋葡萄糖是主要中間裂解產(chan) 物，再由它分解成各種可燃性氣體(ti) 。纖維素纖維的主要裂解階段發生在纖維的結晶區。

  溫度高於(yu) 430⁰C時，纖維素纖維的裂解屬於(yu) 殘渣解階段。在纖維素的裂解過程中，脫水、碳化反應與(yu) 生成左旋葡萄糖的裂解放映始終相互競爭(zheng) ，存在於(yu) 整個(ge) 裂解過程中。到了殘渣裂解階段後，脫水、碳化裂解反應的方向更加明顯，纖維素燃燒殘渣繼續脫水、脫羧，放出水和二氧化碳等物質，並進行重排反應，形成雙鏈、羰基和羧基產(chan) 物，殘渣中碳含量越來越高。

  由於(yu) 纖維素種類或實驗條件不同，纖維素纖維裂解的三個(ge) 階段溫度範圍會(hui) 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構的特點所決(jue) 定的。從(cong) 初始裂解階段到主要裂解階段，其實質就是從(cong) 無定形區到結晶區的一個(ge) 裂解過程。

2.   纖維素纖維的熱裂解產(chan) 物

  是決(jue) 定纖維燃燒性能的關(guan) 鍵。纖維素纖維的裂解產(chan) 物中，大部分是纖維燃燒的燃料。研究纖維阻燃前後裂解產(chan) 物的變化及裂解產(chan) 物的認定，對研究纖維素纖維的燃燒及阻燃機理非常有意義(yi) 。

  國外有文獻介紹，纖維素纖維裂解產(chan) 物確定的有12種，主要有醛、酮、呋喃、糠醛和和葡聚糖等。。國內(nei) 有人做出裂解氣相色譜圖後，認定棉纖維有45個(ge) 色譜峰，人工揀出的裂解產(chan) 物有21個(ge) 峰，含28中裂解產(chan) 物，其中有2種為(wei) 可能裂解產(chan) 物；阻燃棉纖維檢出24種裂解產(chan) 物，其中有2種可能是裂解產(chan) 物。近年有人利用PY–GC–MC色質聯用儀(yi) 研究棉纖維的熱裂解產(chan) 物，其結果與(yu) 以前的結果有所不同。棉纖維裂解產(chan) 物及其含量見表9-2.在所有的裂解產(chan) 物中，隻有水、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都是非常重要的。通過阻燃整理時這些易燃物質減少或將其封閉，可以達到阻燃的目的、

一、           

  滌綸麵料是應用較廣的合成纖維之一，它的燃燒與(yu) 其他合成高分子材料一樣。滌綸與(yu) 高溫熱源接觸，吸收熱量後發生熱裂解反應生成易燃氣體(ti) ，易燃氣體(ti) 在空中（氧）存在的條件下，發生燃燒，燃燒產(chan) 生的熱量被纖維吸收後，又促進了纖維繼續熱裂解和進一步燃燒，形成一個(ge) 循環。合成纖維持續燃燒，必須具備下列條件：

（1）    高聚物裂解，能產(chan) 生可燃氣體(ti) ；

（2）    燃燒產(chan) 生的熱量，足以加熱高聚物，使之連續不斷的產(chan) 生可燃氣體(ti) ；

（3）    產(chan) 生的可燃氣體(ti) 能與(yu) 氧氣混合，並擴散到己點燃的部分；

（4）    燃燒部分蔓延到可燃氣體(ti) 與(yu) 氧氣的混合區域中

  針對這四個(ge) 條件，人們(men) 提出了阻燃的基本原理：減少（或者基本沒有）熱裂解氣體(ti) 的生成，阻礙氣相燃燒的基本反應，吸收燃燒區域的熱量，稀釋和隔離空氣。

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