浅析纺织品阻燃整理技术的应用及发展(doc10)(1)

浅析纺织品阻燃整理技术的应用及发展孙文华（河南省濮阳市中原油田消防支队，濮阳457001）提要：阻燃理论的研究是整个阻燃技术的基础，目前国内研究人员已开始重视。一方面要研究各类纤维、织物的燃烧理论，还要研究阻燃剂在纤维上的阻燃机理。随着测试技术手段的发展，这方面的工作已成为可能。燃烧及阻燃理论研究可为寻找新型阻燃剂、确定阻燃方法、提高阻燃水平提供理论依据，具有重要的现实意义。关键词：阻燃机理阻燃整理技术发展近年来，世界各国因纺织品引起的火灾不断增加。我国这十几年来，平均每年发生的火灾次数为３—４万起，死亡人数２—３千人，火灾损失折款2—3亿人民币。1985年，哈尔滨天鹅饭店大火死亡十人，受伤七人，直接经济损失24.9万元；1994年，克拉玛依大火，死伤300多人，都是因纺织品燃烧引起的。阻燃纤维的研究开发——我国阻燃纤维的研究开发起步于70年代；80年代至今，上海、吉林、山东、广东、天津、四川、北京、江苏等省市的一些科研单位、院校及工厂相继对阻燃纤维进行了小试研究，涤纶和丙纶已形成批量生产能力，但总体说来，阻燃纤维产品仍处在研究和试阶段。一、织物阻燃剂目前所用的阻燃剂大多是磷、卤素的有机物或有机物加无机物，个别的用高分子物，如环状芳香族磷酸酯、羟乙基四溴双酚A(涤纶)；氯化聚两烯、六溴环癸烷、乙二酸(五溴苯)酯、磷酸三溴苯酯－氯化石蜡、六氯环戊二烯的二聚物等(丙纶)；含增效剂的卤化物体系、有机磷化物(锦纶)；氯乙烯、偏二氯乙烯、溴乙烯、五氧化二锑等(腈纶)及苯氧基磷腈、噻嗡磷酸酯(粘胶)等。1、阻燃机理：阻燃剂与燃烧有着密切的关系。最新的观点认为燃烧应有四要素――燃料、热源、氧、链反应。而通常织物燃烧又分为三个阶段，即热分解、热引燃（自燃）、热点燃（燃烧传播），对不同的燃烧阶段的四要素彩相应的阻燃剂加以抵制，就形成了各种各样的阻燃机理及中断相阻燃机理。对于不同的阻燃机理就产生出不同类型的阻燃剂。而不论何种阻燃剂它的阻燃机理总要设法使织物纤维制品经阻燃处理之后，可能提高其氧指数才是目的。换言之，就是使织物燃烧的临界条件不易达到而实现阻燃的效果。其中，氧指数是一个重要的参数，显然，氧指数越高，阻燃效果越好。通常，氧指数不应小于28，天津消防科研所已经研制出氧指数达到90的阻燃剂。2、阻燃剂的分类：针对不同的阻燃机理，就产生了不同的阻燃剂。如无机阻燃剂主要在凝聚相起作用；含囟的阻燃剂主要在气相产生作用；很多的有机磷阻燃剂既在凝聚相起作用，又有中断热交换的作用。下面就这几处阻燃剂的进展作一个简述。（1）含囟阻燃剂a、有机阻燃剂：含囟有机阻燃剂的阻燃作用是通过在一定的高潮下产生比空气重的囟化氢，沉积在燃烧物的外层，稀释了周围的空气，隔绝新鲜空气，使被燃物窒息，同时囟化氢还可以捕捉氢氧自由基，从而使火焰减少。通常只采用含溴或含氯的化合物，美国的FMC公司生产的Kronitex460笨基磷酸酯，加入到PMT和PET纤维中去，分别显示了良好的加工性能及热稳定性。氯系阻燃剂比溴系阻燃剂的阻燃效果差得多。这是由于c-cl键能（674卡/克分子）比CBr键能（544卡/克分子）大的多，不易产生游离基氯的缘故。目前，氯系阻燃剂多与无机阻燃剂协同使用，如美国Qxchem公司用锌――铁化俣物代替三氧化锑作DechloramPlush的协同剂用在尼龙66上，取得了非常好的效果。含囟阻燃剂由于在由火引起的烟雾中含有囟酸，可能有导致单纯由火所不能引起的电路系统开关和其他金属物件的腐蚀。对人体呼吸道和其他器官的危害更是严重，正趋于淘汰。b、无机阻燃剂：无机阻燃剂的主要用是吸热作用，其主要优势就是价格便宜。无机阻燃剂的发展趋势是提供更优质的产品，一方面向精细、超精细颗粒发展，另一方面是向改善尺寸分布方面发展。Lonza公司通过从镁硅盐水中制备Mg(OH)2得到直径7－10μm颗粒。而对锌、硼类阻燃剂，美国Humphony化工公司把硼酸锌同钼化合物相混合，阻燃效果更佳。（2）、有机磷阻燃剂有机磷阻燃剂的机理同无机磷阻烯机理相同。但由于对织物材料的机构物理性能影响比较小而大放异彩。并且，有机磷阻燃剂所惯有的诸如流动性强、发烟量大、易于水解和热稳定性差等缺点也逐渐得到克服。有机磷阻燃剂主要包括囟磷系和非含囱磷系。a、含囟磷酸酯由于同时含有囟素和磷两类元素，使阻燃剂在气相和凝聚相同时发挥作用，阻燃效果非常理想，含囟磷酸酯具有挥发性低、无色、无溴、耐水解性等优点，但耐热性差。例如，美国的FMC公司的新星DB-460是一种溴代磷酸酯－含4％P和60％Br，由于它的高效性和对力学性能的维护作用以及消除了锑类协同剂的使用而倍受青睐。对于热稳定性的改进，美国AKZO公司研制成功一种新型的溴代磷酸酯产品――Fyrol，这种阻燃剂是由五溴二苯氧化物与苯基磷酸酯混合制成，含溴50％，可提供极好的热稳定性和抗焦性。b、非囟磷酸酯由于含囟磷酸酯化合物所引起的环境影响，导致人们的研究方案逐渐向非囟磷酸酯转移。例如美国Monanto公司开发出的新产品磷酸芳基烷酯，santicizer2148，是一种低烟增塑剂，可以用于PVC汽车座垫、织物、墙壁涂层、家具等的阻燃剂。跟普通的芳香型增塑剂（如TPP）相比，Santicizer2148是一种更有效的消烟阻燃剂。另外，它还有着比以往产品的烷基、芳基化合物更高的热稳定性。原有的含囟有机物的阻燃领域正在被无囟有机磷化合物所占据。无囟用机磷阻燃剂另一个重要的特点就是磷、氮协同疚的应用和最好的发泡成碳系统。综合上述条件看，有机含囟阻燃剂是逐渐处于劣热，而应用于织物阻燃的非含囟有机磷酸酯类的性能是比较优良的，处于主导地位。二、阻燃剂的应用1．绵织物的阻燃整理；棉织物的阻燃整理发展很快，目前国内比较成熟，阻燃剂基本可以自给，可以工业化生产。纯棉耐久性阻燃整理大体有下列三种方法：Ａ．Ｐｒｏｂａｎ／氨熏工艺，Ｐｒｏｂａｎ法是英国Ｗｉｌｓｏｎ公司首先用于工业化生产，传统的Ｐｒｏｂａｎ法是阻燃剂ＴＨＰＣ（四羟甲基氯化眆）浸轧后焙烘工艺，改良的方法是Ｐｒｏｂａｎ／氨熏工艺，工艺流程为：浸轧阻燃整理→烘干→氨熏→氧化→水洗→烘干。国内计有北京光华、江阴印染厂、鞍山棉纺印染厂等引进国外的助剂和设备进行生产。这是目前公认的阻燃效果好、织物降强小、手感影响少的工艺。但由于设备问题限制了其推广。Ｂ．ＰｙｒｏｖａｔｅｘＣＰ整理工艺。国内已有上海农药厂、常州化工研究所、天津合材所、华东理工大学、青岛纺织服装学院等单位生产该助剂。产品的阻燃性能较好，耐久性好，可耐家庭洗涤50次甚至200次以上，手感良好，但强力降低稍大。国内使用该类阻燃剂的厂家二、三十家。纯棉暂时性、半耐久性阻燃整理——电热毯、墙布、沙发布等织物的阻燃耐洗次数要求不是很高，这类产品做暂时性或半耐久性阻燃整理即可。即能耐1—15次温和洗涤，但不耐皂洗。主要有硼砂－硼酸工艺、磷酸氢二铵工艺、磷酰胺工艺、双氰胺工艺等。上述工艺应用在纯棉织物上工业化生产的不多。青岛大学纺织服装学院的ＳＦＲ－２０３属半耐久性阻燃整理剂。2．毛织物的阻燃整理；羊毛具有较高的回潮率和含氨量，故有较好的天然阻燃性，但若要求更高的标准，则需进行阻燃整理。最早的羊毛阻燃整理是采用硼砂、硼酸溶液浸渍法，产品用于飞机上的装饰用布。这种方法阻燃效果良好，但不耐水洗。60年代后采用ＴＨＰＣ处理，耐洗性较好，但工序繁复，手感粗糙，失去了毛织物的品格。国际羊毛局研究的方法是采用钛、锆和羟基酸的络合物对羊毛织物整理，获得满意的阻燃效果，且不影响羊毛的手感，故得到普遍采用。主要有钛、锆、钨等金属络合整理剂。80年代后期以来，国内有几个单位研究开发毛用阻燃剂及整理工艺，获得了满意的结果。天津合成材料研究所研制了复合型ＷＦＲ－８６６系列阻燃剂，一种为ＷＦＲ－８６６Ｆ（以氟的络合物为主要成份)，一种为ＷＦＲ－８６６Ｂ（以含溴羟基酸为主要成份)。天津仁立毛纺厂、北京制呢厂、北京毛纺厂均采用庐阻燃剂处理精、粗纺产品。青岛大学纺织服装学院研制了ＳＦＷ系列毛用阻燃剂，与济宁毛纺厂、潍坊第二毛纺厂合作开发纯毛阻燃产品，产品阻燃性能达到和超过了国内外同类产品水平。目前，纯毛阻燃织物主要应用于飞机舱内、高级宾馆等地毯、窗帘、贴墙材料及军队校官以上军服。合成纤维及其混纺织物的阻燃整理3．涤纶织物的阻燃整理；涤纶织物的阻燃整理到目前为止，还没有找到一种适宜的理想阻燃剂。三（２．３－二溴丙基)磷酸酯（ＴＤＢＰＰ）对涤纶阻燃有一定效果，但有致癌作用。美国莫倍尔公司（Ｍｏｂｉｌｃｈｅｍｃｏ）推出一种Ａｎｔｉｂｌａｚｅ１９Ｔ阻燃剂，适于１００％涤纶织物，效果较好，毒性不大。国内常州化工研究所制造的ＦＲＣ－１即属同类产品，常州针织总厂、上海针织厂用该阻燃剂生产纯涤纶针织品。此外对含溴、锑化合物的整理剂如十溴联苯醚、六溴环十二烷、三氧化二锑、五氧化二锑等都进行了研究，在工作液中添加粘合剂，将阻燃剂粘合于织物上。但总的来说，整理织物阻燃性尚可，但手感硬，有白霜现象、色变等，整理液的稳定性也不好。主要原因是阻燃剂粒度大，易聚沉，且对纤维吸附性差。据国外介绍，粒子大小在１５－２０ｎｍ，则阻燃效果可提高3倍，手感柔软，耐洗性也好。国内对涤纶织物进行研究的有：常州化工研究所、常州针织总厂、常熟纬编总厂、辽宁市经编厂、中国纺织大学、青大纺织服装学院、石家庄纺织经编厂等。4．锦纶织物的阻燃整理；用于其它纤维的磷、卤阻燃剂作为尼龙阻燃剂，效果不理想。河北大学用羟甲基脲树脂处理运输带用尼龙布，效果较好。青岛大学纺织服装学院用含硫、溴、锑化合物对尼龙塔夫绸进行阻燃涂层整理，获得较好效果。5．腈纶织物的阻燃整理；腈纶比涤纶、锦纶更易燃烧，氧指数仅１８－１８．５，是一种易燃烧纤维。青岛大学纺织服装学院研究开发了腈纶剪绒装饰织物用系列阻燃剂，对绒面织物背面阻燃涂层，产品的氧佛数达29以上，炭长8厘米以下，基本无继然、阴燃，所研制的腈纶剪绒装饰布可用于汽车、飞机、宾馆及家庭的沙发布、装饰布等。6．涤／棉混纺织物的阻燃整理。涤／棉混纺织物的用量很大，其阻燃产品的研究也就相当活跃。涤纶和棉因是两种纤维，燃烧性能不同，同时混纺后使燃烧过程变得更为复杂。棉纤维燃烧后炭化，而涤纶燃烧时熔融滴落，由于棉纤维成为支持体，能使熔融纤维集聚，并阻止它滴落，使溶融纤维燃烧更加剧烈，即所谓“支架效应”。故涤／棉混纺织物的阻燃整理更加困难。三、织物阻燃剂科学的展望阻燃剂科学是一门新兴的学科，但随着工业技术发展的不断进步，国内外对阻燃剂工业的需要和要求已经越来越高。发达国家对阻燃剂工业相当重视，新的阻燃剂层出不穷。相比之下，我国的阻燃剂工业在开发新产品方面有待于进一步提高，大部分都停留在仿制国外产品阶段。在中国科技大学，国家火灾重点实验室也初具规模，正在积极开展新一代的阻燃剂的研究工作。很明显，随着加工设备的改进以及研究力量的日益增强，人们对阻燃剂的各项性能要求越来越高。综合说来，今后阻燃剂的发展大致有以下几种趋势：1、开发高效、无毒、对材料性能影响小的阻燃剂。从而导致反应型阻燃剂的开发以及具有良好的相溶性的添加型阻燃剂的开发。2、开发具有协同作用的阻燃剂，如磷P、氮N、溴Br、在分子或分子间的结合。3、具有不同应用范围的系列阻燃剂的开发今后阻燃纺织品的发展趋势将因近年的几场特大火灾而得到推动，方法不外是开发阻燃纤维及织物阻燃整理两个方面。阻燃涤纶已在广车建成一厂，淄博也在筹建。织物阻燃整理关键在于开发适用于棉／涤混纺，锦纶，腈纶织物的阻燃剂和加工方法这必然是今后研究的重点。