摘 要:为扩大黄麻的应用领域，选用166.67tex(6Nm)黄麻纱线为原料，经过3次合股，设计开发了一种直径为12mm的阻燃绳索。第一次合股后进行阻燃整理。选用pH值为中性的FR-202阻燃剂进行阻燃试验。试验结果表明:采用FR-202阻燃剂按不同浓度对黄麻纱线进行阻燃整理后，黄麻纱线均具有阻燃效果。编织成绳索后，其阻燃性能趋势与纱线一致，均具有阻燃性能；随着阻燃剂质量分数增大，阻燃效果增强，且断裂强力变化不大。
关键词:黄麻纤维；阻燃整理；绳索；燃烧性能
黄麻为一年生草本植物，其纤维柔韧、吸湿性好、强度高、耐磨、易降解，并具有良好的热绝缘性，是天然纤维中价格较低的纺织纤维[1-2]。黄麻纤维可漂白、染色或涂层，也可以与其他天然纤维或人造纤维混纺。
我国是世界上主要的黄麻制品生产国，黄麻纤维制品广泛应用于国民经济各领域和人民生活之中。经过100多年的发展，我国已形成了比较稳定的麻袋、麻布和麻线产品系列[3-4]。
黄麻绳线是天然纤维饰品的较佳材料，可编织各类手工艺品，如背包、灯罩、座椅垫、首饰用绳，还可用于编织地毯、窗帘、装饰布、吊床、凉席、旅行袋、挂毯等纺织品，具有独特的魅力和艺术美感[5]。传统黄麻绳线制品属于包装捆绑类产业用纺织品，是我国天然纤维绳线最主要的品种，广泛应用于工业、农业、商业、医药、建筑、金融、粮食等行业，在绳类生产中占有较大的比重，并形成了比较完善的生产、营销与应用体系[6]。
近年来，黄麻绳索还用于树木养护、树木移植，或编织防护网用于防止山体滑坡、路面防滑等。黄麻纤维属于天然纤维素纤维，极限氧指数较低，极易燃烧，其绳线制品亦属于易燃物质。随着黄麻绳线制品应用领域的不断拓展，对其功能性、安全性的要求也越来越高[7]。因此，本文选用黄麻纱线为原料，设计开发一种阻燃黄麻纤维绳索，适用于编织各类防护网，以期通过赋予黄麻绳索阻燃性，使其获得更广泛的应用。
1黄麻纤维绳索的制备
1.1纱线的选择
用于交通运输及防护网的黄麻绳索，其常规直径为8~15mm，编织方式以3次合股为主。本试验选用常用的166.67tex(6Nm)黄麻纱为原料，3次合股，制备直径为12mm的阻燃绳索。纱线性能为:纱线线密度166.67tex(6Nm)，断裂强力1808.4cN，断裂强力变异系数15.2%，断裂伸长率14.57%。
1.2工艺路线的确定
一般传统3股绳索的生产工艺路线为:单纱→一次合股加捻→上浆(根据需要选择)→干燥→二次合股加捻→三次合股加捻→成品绳。即单纱经过3次合股成绳，如需上浆，则在第一次合股以后进行。是否上浆要根据产品用途决定，通过上浆可以增加绳的光洁度、耐磨性并提高强力。为确保阻燃性能稳定且不影响绳索的外观，将阻燃整理放在第一次合股之后进行，确定工艺路线为:单纱→一次合股加捻→阻燃→干燥→上浆→干燥→二次合股加捻→工三艺次的合确股定加捻→成品绳。
1.3编织
传统直径为12mm的3股黄麻绳索合股股数一般为8、15、3根。考虑到绳索最终用于编织防护网，既要柔韧以易于编织，又要满足基本的耐压及强力要求。根据实际生产经验，一般第一次合股捻度为120捻/m，第二次合股捻度为95捻/m。第三次合股捻度对绳索强力及柔韧性影响较大，因此选用第三次合股捻度为参数，研究其对黄麻绳索拉伸强力和柔韧性的影响，试验结果见表1。
表1第三次合股捻度对黄麻绳索拉伸强力和柔韧性的影响
由表1可以看出，在前两次合股捻度不变的情况下，随着第三次合股捻度减小，黄麻绳索的拉伸强力减小，柔韧性得到改善。考虑到绳索强力及可编织性，确定第三次合股捻度为75捻/m。
经试验，确定绳索编织工艺如下:第一次合股根数为8合1，捻度为120捻/m，捻向为S捻；第二次合股根数为15合1，95捻/m，捻向为S捻；第三次合股根数为3合1，75捻/m，捻向为Z捻。
2阻燃整理工艺
2.1阻燃剂的选择
绳索的阻燃整理要求是具有可操作性和阻燃效果，且不降低绳索强力。非反应体系阻燃剂与纤维之间不发生化学反应，只发生物理或化学的交互作用，如黏着于纤维表面或渗入纤维结构内，对微原纤产生附着力，也可借助于范德华力，在纤维的低侧序区产生分子间的结合力。因此，选用4种非反应体系阻燃剂青岛联美FR-201、FR-202、FR-203、FR-PN-8进行试验，其pH值分别为2、7、6、6。通过原液测试，4种阻燃剂对亚麻纱线均具有明显的阻燃作用。
因纱线经阻燃整理后还需上浆，为确保反应体系的稳定性，选择pH值为中性的FR-202阻燃剂较为适宜。该阻燃剂阻燃性能优异，热稳定性好，在燃烧过程中会产生膨胀碳层，以起到隔热隔绝空气的作用，防止表面火焰进一步扩散，达到防火、阻燃的目的。并且其低烟、无毒、无熔滴，与各种高分子材料相容性均较好，易均匀分散，是一种理想的高效环保型阻燃剂。其基本性能为:外观无色透明，密度为1.05g/cm3(25℃)，中性。
2.2阻燃效果试验
非反应体系阻燃剂在应用时可以使用原液，也可根据阻燃要求稀释后再使用。试验步骤如下:取阻燃剂质量分数为40%、50%、100%的水溶液各100mL，分别置于1、2、3号烧杯中；称取质量均为2g的黄麻纱3份，分别置于1号、2号、3号烧杯中，充分浸润后取出；轧出液体，将带液量控制在100%，按阻燃液质量浓度递增顺序将黄麻纱线试样编号为1#、2#、3#；将1#、2#、3#黄麻纱线自然风干；室温下将纱线点燃，并沿水平面垂直放置，火焰方向与纱线平行，火焰持续10s，观察纱线燃烧情况。
经测试，1#、2#、3#试样离焰后均可自熄，1#试样阴燃时间稍长，2#试样有阴燃但持续时间很短，3#试样无阴燃。可见，采用FR-202阻燃剂对纱线进行阻燃整理后，黄麻纱线均具有阻燃效果，且随着阻燃剂质量分数增大，阻燃效果增强。
3绳索性能测试
采用不同质量分数阻燃剂整理后的纱线制备绳索并与未进行阻燃整理的绳索进行对比，参照GB/T8834—2016《纤维绳索有关物理和机械性能的测定》[8]，部分参照GB/T5455—2014《纺织品燃烧性能垂直方向损毁长度、阴燃和续燃时间的测定》[9]对其强力及阻燃性能进行测试，结果见表2。
表2绳索燃烧性能与断裂强力
由表2可见，采用不同质量分数的FR-202阻燃剂对纱线进行阻燃整理后编织的绳索，其阻燃性能趋势与纱线一致。阻燃整理后，绳索均具有阻燃性能，且随着阻燃剂质量分数增大，阻燃效果增强，最终产品断裂强力变化不大。
4结语
本文以6Nm黄麻纱线为原料，经3次合股，设计开发了一种阻燃绳索。选用4种非反应体系阻燃剂进行试验，对黄麻纱线均具有明显的阻燃作用。开发的阻燃黄麻绳索可编织成防护网用于路面防滑，也可用于防止山体滑坡等多种用途。麻类纤维易种植，产量高，不会对资源造成掠夺性开发，产品废弃后能在自然界中降解，符合环境保护和生态可持续性发展的要求。随着人们生态与环保意识的日益增强，采用性能优良的麻纤维等天然纤维替代化学纤维开发绿色、环保的新材料成为研究热点之一。积极利用天然纤维制取易降解的材料是减少污染、合理利用资源的必然要求。
参考文献 :
[1]兰红艳.黄麻纤维非织造物及其增强符合材料的研究[D].上海:东华大学，2007.
[2]潘国立.阻燃改性对黄麻纤维性能影响研究[J].中国纤检，2019(9):126-128.
[3]徐爱玲，王春梅.植酸的铵化及其对Lyocell织物的阻燃整理[J].纺织学报，2020，41(2):83-88.
[4]乔一帆.天然染料对蚕丝织物的功能改性[D].苏州:苏州大学，2021.
[5]李世琼.黄麻织物的阻燃功能整理[D].苏州:苏州大学，2021.
[6]王海蓉，曲芳，盛泓皓，等.黄麻纤维复合材料阻燃改性的研究进展[J].辽宁化工，2023，52(6):860-862.
[7]韩永良，高风，刘丽妍.黄麻增强复合材料的阻燃处理及性能研究[J].纺织科学与工程学报，2021，38(4):45-49.
[8]中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局，中国国家标准化管理委员会.纤维绳索有关物理和机械性能的测定:GB/T8834—2016[S].北京:中国标准出版社，2016.
[9]中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局，中国国家标准化管理委员会.纺织品燃烧性能垂直方向损毁长度、阴燃和续燃时间的测定:GB/T5455—2014[S].北京:中国标准出版社，2014.
文章摘自：兰红艳.阻燃黄麻纤维绳索的制备与应用[J].上海纺织科技，2024，52(07):51-52+63.DOI:10.16549/j.cnki.issn.1001-2044.2024.07.009.
