織物阻燃技術的研究與應用淺析
紡織品燃燒測試時目前紡織品安全測試的重要指標，隨著社會的不斷進步和人們對生活質量的要求越來越高，人們對紡織品的要求不再只是簡單的穿著，更多的關注其舒適和健康以及美觀和安全層面的問題，所以紡織企業(yè)需要話更多的時間去研究紡織品的安全性能，這里就包括其燃燒的性能和特點。標準集團（香港）有限公司工程師為你簡單的分析一下關于織物阻燃技術的研究與應用方面的信息。
一、織物阻燃劑
目前所用的阻燃劑大多是磷、鹵素的有機物或有機物加無機物，個別的用高分子物質，如環(huán)狀芳香族磷酸醋、經乙基四澳雙酚A(滌綸);氯化聚丙烯、六嗅
環(huán)癸烷、乙二酸(五澳苯)酉旨、磷酸三澳苯酷一氯化石蠟、的二聚物等(丙綸);含增效劑的鹵化物體系、有機磷化物(錦綸);氯乙烯、偏二氯乙烯、澳乙烯、等(睛綸)及苯氧基磷睛、唆嗡磷酸醋(粘膠)等。
1、阻燃機理
阻燃劑與燃燒有著密切的關系。的觀點認為燃燒有四要素—燃料、熱源、氧、鏈反應。而通常織物燃燒又分為三個階段，即熱分解、熱引燃(自燃)、熱點燃(燃燒傳播)。對不同的燃燒階段的四要素采用相應的阻燃劑加以抵制，就形成了各種各樣的阻燃機理及中斷相阻燃機理。
不同的阻燃機理產生出不同類型的阻燃劑。而不論何種阻燃劑，它的阻燃機理總要設法使織物纖維制品經阻燃處理之后，可能提高其氧指數(shù)才是目的。換言之，就是使織物燃燒的臨界條件不易達到而實現(xiàn)阻燃的效果。其中，氧指數(shù)是一個重要的參數(shù)，氧指數(shù)越高，阻燃效果越好。通常氧指數(shù)不應小于28，部天津消防研究所已研制出氧指數(shù)達到90的阻燃劑。
2、阻燃劑的分類
機阻燃劑主要在凝聚相起作用;含鹵的阻燃劑主要在氣相產生作用;很多的有機磷阻燃劑既在凝聚相起作用，又有中斷熱交換的作用。下面就這幾種阻燃
劑的進展作一簡述。
(l)含鹵阻燃劑。有機阻燃劑:含鹵有機阻燃劑的阻燃作用是通過在一定的高溫下產生比空氣重的鹵化氫，沉積在燃燒物的外層，稀釋了周圍的空氣，隔絕新鮮空氣，使燃燒物窒息，同時鹵化氫還可以捕捉氫氧自由基，從而使火焰減少。
通常只采用含嗅或含氯的化合物，美國的FMC公司生產的Kronitex46O苯基磷酸醋，加人到PMT和PET纖維中去，分別顯示了良好的加工性能及熱穩(wěn)定性。氯系阻燃劑比澳系阻燃劑的阻燃效果差得多。這是由于C一CI鍵能(674卡/克分子)比C一Br鍵能(544卡/克分子)大的多，不易產生游離氯的緣故。目前，氯系阻燃劑多與無機阻燃劑協(xié)同使用，如美國Qxchem公司用鋅一鐵化合物代替三氧化銻作DechloramPlush的協(xié)同劑用在尼龍“上，取得了非常好的效果。
含鹵阻燃劑由于在由火引起的煙霧中含有鹵酸，可能有導致單純由火所不能引起的電路系統(tǒng)開關和其他金屬物件的腐蝕。對人體呼吸道和其他器官的危害更是嚴重，正趨于淘汰。
無機阻燃劑:無機阻燃劑的主要作用是吸熱作用，其主要優(yōu)勢就是價格便宜。無機阻燃劑的發(fā)展趨勢是提供更優(yōu)質的產品，一方面向精細、超精細顆粒發(fā)展，另一方面是向改善尺寸分布方面發(fā)展。Lonza公司通過從鎂硅鹽水中制備Mg(OH)2得到直徑7拌m一10拌m顆粒。而對鋅、硼類阻燃劑，美國Humphony化工公司把硼酸鋅同鑰化合物相混合，阻燃效果更佳。
(2)有機磷阻燃劑。有機磷阻燃劑的機理同無機磷阻燃機理相同。但由于對織物材料的結構及物理性能影響比較小而大放異彩。并且，有機磷阻燃劑所具有的諸如流動性強、發(fā)煙量大、易于水解和熱穩(wěn)定性差等缺點也逐漸得到克服。有機磷阻燃劑主要包括鹵磷系和非含鹵磷系。
含鹵磷酸醋:由于同時含有鹵素和磷兩類元素，使阻燃劑在氣相和凝聚相同時發(fā)揮作用，阻燃效果非常理想，含鹵磷酸醋具有揮發(fā)性低、無色、無嗅、耐水解性等優(yōu)點，但耐熱性差。例如，美國的FMC公司的新星DB一460是一種嗅代磷酸醋(含4%P和60%Br)，由于它的高效性和對力學性能的維護作用以及消除了銻類協(xié)同劑的使用而倍受青睞。
對于熱穩(wěn)定性的改進，美國AKZO公司研制成功一種新型的澳代磷酸酷產品—Fyrol，這種阻燃劑是由五嗅二苯氧化物與苯基磷酸醋混合制成，含澳50腸，可提供的熱穩(wěn)定性和抗焦性。
含鹵磷酸醋:由于含鹵磷酸醋化合物所引起的環(huán)境影響，導致人們的研究逐漸向非含鹵磷酸醋轉移。例如美國Monanto公司開發(fā)出的新產品磷酸芳基烷
醋，Santieizer2148，是一種低煙增塑劑，可以用于PVC汽車座墊、織物、墻壁涂層、家具等的阻燃劑。跟普通的芳香型增塑劑(如TPP)相比，Santieizer2148是一種更有效的消煙阻燃劑。另外，它還有著比以往產品的烷基、芳基化合物更高的熱穩(wěn)定性。原有的含鹵有機物的阻燃領域正在被無鹵有機磷化合物所占據(jù)。
無鹵有機磷阻燃劑另一個特點就是磷、氮協(xié)同作用和發(fā)泡成碳系統(tǒng)。綜合上述條件看，有機含鹵阻燃劑是逐漸處于劣勢，而應用于織物阻燃的非含鹵有機磷酸醋類的性能是比較優(yōu)良的，處于主導地位。
二、阻燃劑的應用
1、棉織物的阻燃整理
棉織物的阻燃整理發(fā)展很快，目前國內比較成熟，阻燃劑基本可以自給，可以工業(yè)化生產。純棉耐久性阻燃整理大體有下列三種方法:
(1)Proban/氨熏工藝，Proban法是英國WIISon公司首先用于工業(yè)化生產，傳統(tǒng)的Proban法是阻燃劑THPC(四輕甲基氯化仿)浸軋后烘焙工藝，改良的工
藝流程為:浸軋阻燃整理一烘干~氨熏~氧化~水洗~烘干。國內已有北京光華、江陰印染廠、鞍山棉紡印染廠等引進國外的助劑和設備進行生產。這是目前的阻燃效果好、織物降強小、手感影響少的工藝。但由于設備問題限制了其推廣。
(2)pyrovatexCP整理工藝。國內已有上海農藥廠、常州化工研究所、天津合成材料研究所、華東理工大學、青島紡織服裝學院等單位生產該助劑。產品的阻燃性能較好，耐久性好，可耐家庭洗滌50次甚至20次以上，手感良好，但強力降低稍大。國內使用該類阻燃劑的廠家有二、三十家。
(3)純棉暫時性、半耐久性阻燃整理—電熱毯、墻布、沙發(fā)布等織物的阻燃耐洗次數(shù)要求不是很高，這類產品做暫時性或半耐久性阻燃整理即可。即能耐1一15次溫和洗滌，但不耐皂洗。主要有硼砂一硼酸工藝、磷酸氫二錢工藝、磷酞胺工藝、雙氰胺工藝等。
上述工藝應用在純棉織物上工業(yè)化生產的不多。青島大學紡織服裝學院的SFR一203屬半耐久性阻燃整理劑。
2、毛織物的阻燃整理
羊毛具有較高的回潮率和含氨量，故有較好的天然阻燃性，但若要求更高的標準，則需進行阻燃整理。的羊毛阻燃整理是采用硼砂、硼酸溶液浸漬法，產品用于飛機上的裝飾用布。這種方法阻燃效果良好，但不耐水洗。20世紀60年代后采用THPC處理，耐洗性較好，但工序繁復，手感粗糙，失去了毛織物的品格。國際羊毛局研究的方法是采用欽、錯和輕基酸的絡合物對羊毛織物整理，獲得滿意的阻燃效果，且不影響羊毛的手感，故得到普遍采用。主要有欽、錯、鎢等金屬絡合整理劑。20世紀80年代后期以來，國內有幾個單位研究開發(fā)毛用阻燃劑及整理工藝，獲得了滿意的結果。天津合成材料研究所研制了復合型WFR一866系列阻燃劑，一種為WFR一866F(以氟的絡合物為主要成分)，一種為WFR一866B(以含嗅經基酸為主要成分)。天津仁立毛紡廠、北京制呢廠、北京毛紡廠均采用鹵系阻燃劑處理精、粗紡產品。青島大學紡織服裝學院研制了SFW系列毛用阻燃劑，與濟寧毛紡廠、濰坊第二毛紡廠合作開發(fā)純毛阻燃產品，產品阻燃性能達到和超過了國內外同類產品水平。
目前，純毛阻燃織物主要應用于飛機艙內、高級賓館等地毯、窗簾、貼墻材料及校官以上。
3、滌綸織物的阻燃整理
滌綸織物的阻燃整理到目前為止，還沒有找到一種適宜的理想阻燃劑。三(2，3一二嗅丙基)磷酸醋(TDBPP)對滌綸阻燃有一定效果，但有致癌作用。美
國莫倍爾公司(Mobilehemeo)推出一種Antiblaze19T阻燃劑，適于99%滌綸織物，效果較好，毒性不大。國內常州化工研究所研制的FRC一1即屬同類產品，常
州針織總廠、上海針織廠用該阻燃劑生產純滌綸針織品。此外對含澳、銻化合物的整理劑如十澳聯(lián)苯醚、六嗅環(huán)十二烷、三氧化二銻、等都進行了研
究。在工作液中添加粘合劑，將阻燃劑粘合于織物上。但總的來說，整理織物阻燃性尚可，但手感硬，有白霜、色變等現(xiàn)象，整理液的穩(wěn)定性也不好。主要原因是阻燃劑粒度大，易聚沉，且對纖維吸附性差。據(jù)國外介紹，粒子大小在15nm一Zonm，則阻燃效果可提高3倍，手感柔軟，耐洗性也好。
國內目前對滌綸織物進行研究的有:常州化工研究所、常州針織總廠、常熟緯編總廠、遼寧市經編廠、中國紡織大學、青島大學紡織服裝學院、石家莊紡織經編廠等。
4、錦綸織物的阻燃整理
用于其它纖維的磷、鹵阻燃劑作為尼龍阻燃劑，效果不理想。河北大學用輕甲基脈樹脂處理運輸帶用尼龍布，效果較好。青島大學紡織服裝學院用含硫、澳、銻的化合物對尼龍塔夫綢進行阻燃涂層整理，獲得較好效果。
5、睛綸織物的阻燃整理
睛綸比滌綸、錦綸更易燃燒，氧指數(shù)僅為18一18.5，是一種易燃燒纖維。青島大學紡織服裝學院研究開發(fā)了睛綸剪絨裝飾織物用系列阻燃劑，對絨面織物背面阻燃涂層，產品的氧指數(shù)達29以上，炭長8。m以下，基本無繼燃、陰燃，所研制的睛綸剪絨裝飾布可用于汽車、飛機、賓館及家庭的沙發(fā)布、裝飾布等。
6、滌/棉混紡織物的阻燃整理
滌/棉混紡織物的用量很大，其阻燃產品的研究也就相當活躍。滌綸和棉織品因是兩種纖維，燃燒性能不同，同時混紡后使燃燒過程變得更為復雜。棉纖維燃燒后炭化，而滌綸燃燒時熔融滴落，由于棉纖維成為支持體，能使熔融纖維集聚，并阻止它滴落，使熔融纖維燃燒更加劇烈，即所謂“支架效應”，故滌/棉混紡織物的阻燃整理更加困難。
三、織物阻燃劑科學的展望
阻燃劑科學是一門新興的學科，但隨著工業(yè)技術發(fā)展的不斷進步，國內外對阻燃劑工業(yè)的需要和要求已經越來越高。發(fā)達國家對阻燃劑工業(yè)相當重視，新的阻燃劑層出不窮。相比之下，我國的阻燃劑工業(yè)在開發(fā)新產品方面有待于進一步提高，大部分都停留在仿制國外產品階段。現(xiàn)在中國科技大學國家火災重點實驗室也初具規(guī)模，正在積極開展新一代的阻燃劑的研究工作。
很明顯，隨著加工設備的改進以及研究力量的日益增強，人們對阻燃劑的各項性能要求越來越高。綜合說來，今后阻燃劑的發(fā)展大致有以下幾種趨勢:
(1)開發(fā)高效、無毒、對材料性能影響小的阻燃劑。從而趨向反應型阻燃劑的開發(fā)以及具有良好的相溶性的添加型阻燃劑的開發(fā)。
(2)開發(fā)具有協(xié)同作用的阻燃劑，如磷、氮、嗅在分子或分子間的結合。
(3)具有不同應用范圍的系列阻燃劑的開發(fā)。
今后阻燃紡織品的發(fā)展趨勢將因近年的幾場特大火災而得到推動，方法不外是開發(fā)阻燃纖維及織物阻燃整理兩個方面。阻燃滌綸已在廣東建成一廠，淄博也在籌建。織物阻燃整理關鍵在于開發(fā)適用于滌/棉混紡，錦綸、睛綸織物的阻燃劑和加工方法必然是今后研究的重點。
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