西藏古建筑典型装饰织物的阻燃及燃烧特性的研究

发布时间：2019-12-01 14:39

【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/m~2)。 (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SiO_2、TiO_2、SnO_2和Fe_2O_3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);SnO_2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;FeCl_3·6H_2O、MgCl_2·6H_2O、ZnCl_2和Al_2(SO_4)_3·18H_2O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MgCl_2·6H_2O、ZnCl_2与SnO_2溶胶、MgCl_2·6H_2O与SnO_2溶胶以及CuSO_4·5H_2O与SnO_2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(SnO_2溶胶/MgCl_2·6H_2O),最大热释放速率最大降幅为95%(CuSO_4·5H_2O/SnO_2溶胶),热解残炭量最大增幅为9.67%(SnO_2溶胶/CuSO_4·5H_2O);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。
【图文】：

l一1布达拉宫内具有火灾隐患的场景示例，除了加强火源的控制和管理外，，从可效的途径。西藏古建筑内的典型可燃悬挂织物分析存有大量可燃悬挂装饰织物，如卷轴画族传统工艺品。它们具有一定共性，如和纸面绘制，更高级的有珍珠唐卡、彩绘、花、贴花和宝石缀制等约十余种。除唐面上还要接缝一层由五色哈达或五色饰。图1一2为宫殿内悬挂唐卡的场景。

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本文编号：2568405