第八章 阻燃整理

纺织品前处理与后整理五邑大学纺织学服装学院主讲：黄钢第八章阻燃整理一、纤维的燃烧性分类二、聚合物燃烧过程三、阻燃机理——凝聚相阻燃机理四、阻燃机理——气相阻燃机理五、一般的阻燃方法六、阻燃剂的作用七、各纤维燃烧特点及其阻燃整理方法八、不同织物的阻燃整理九、阻燃效果测试方法不燃纤维（明火不能点燃）——LOI35，玻璃纤维、金属纤维、石棉纤维、碳纤维难燃纤维（遇火能燃烧或炭化，离火即灭）——LOI26，氯纶，芳纶，改性腈纶可燃纤维（遇火燃烧，离火续燃）——LOI20，涤纶、锦纶、蚕丝、羊毛易燃纤维（遇火迅速燃烧，离火续燃至烧尽）——LOI20，棉、麻、粘胶、腈纶等一、纤维的燃烧性分类限氧指数LOI是指在规定的试验条件下,使材料恰好能保持燃烧状态所需氧氮混合气体中氧的最低浓度测试方法:一定尺寸的试样置于燃烧筒中的试样夹上,调节氧气和氮气的比例，用特定的点火器点燃试样,使之燃烧一定时间(2min)自熄或损毁长度为一定值(40mm)时自熄，由此时的氧\氮流量计算LOI指数二、聚合物燃烧过程聚合物燃烧过程的图解模型阻燃概念和实现方法指降低材料在火焰中的可燃性，减缓火焰蔓延速度，当火焰移去后能很快熄灭，减少燃烧方法：切断由可燃物、氧气、热构成的燃烧循环采用物理、化学或二者结合的方法三、阻燃机理——凝聚相阻燃机理改变纤维的热裂解过程(减少可燃性气体产生)脱水催化剂，使聚合物脱去水留下焦炭焦炭层隔绝内部聚合物与氧的接触焦炭层导热性差，使聚合物与外界热源隔绝脱出来的水分蒸发吸热凝聚相阻燃机理四、阻燃机理——气相阻燃机理Sb2O3与卤素协同作用气相阻燃机理1、产生不燃性气体起到稀释作用如Na2CO3、NaHCO3和NH4Cl2、活泼性高游离基的转移体(如HX)3、不燃性气体起散热降温作用五、一般的阻燃方法a.通过一种化合物而产生“冷源”。这种化合物的分解过程中吸热，并放出非燃烧性的挥发性产物，如Al(OH)3。b.通过熔融滴落来强化燃烧聚合物表面热量和材料的散失。c.H.和OH.游离基是火焰中延续热氧化过程的最活泼的物质，通过释放出能够消除的H.和OH.游离基的化学物质(如卤化氢、金属卤化物和部分含磷物质)。d.通过燃烧在聚合物表面产生一绝缘结炭层来限制通过相界面的传热和传质过程(如膨胀结炭)。六、阻燃剂的作用1、覆盖层作用2、气体稀释作用3、吸热作用4、熔滴作用5、提高热解温度1、覆盖层作用阻燃剂受热后，在纤维材料表面熔融形成玻璃状覆盖层，成为凝聚相和火焰之间的一个屏障，这样既可隔绝氧气，阻止可燃性气体的扩散，又可阻挡热传导和热辐射，减少反馈给纤维材料的热量，从而抑制热裂解和燃烧反应。（硼砂－硼酸）2、气体稀释作用阻燃剂吸热分解后释放出不燃性气体，如氮气、二氧化碳、氨、二氧化硫等，这些气体稀释了可燃性气体，或使燃烧过程供氧不足。另外，不燃性气体还有散热降温作用。3、吸热作用某些热容高的阻燃剂在高温下发生相变、脱水或脱卤化氢等吸热分解反应，降低了纤维材料表面和火焰区的温度，减慢热裂解反应的速度，抑制可燃性气体的生成。如三水合氧化铝分解时可释放出3个分子水，转变为气相需要消耗大量的脱水热。4、熔滴作用在阻燃剂的作用下，纤维材料发生解聚，熔融温度降低，增加了熔点和着火点之间的温差，使纤维材料在裂解之前软化、收缩、熔融，成为熔融液滴滴落，热量被带走使火焰自熄。涤纶的阻燃大多是以此方式实现的。5、提高热裂解温度在纤维大分子中引入芳环或芳杂环，增加大分子链间的密集度和内聚力，提高纤维的耐热性；或通过大分子链交联环化，与金属离子形成络合物等方法，改变纤维分子结构，提高炭化程度，抑制热裂解，减少可燃性气体的产生。七、各纤维燃烧特点及其阻燃整理方法1、纤维素纤维:燃烧特点——阻燃方法2、涤纶：燃烧特点——阻燃方法3、锦纶：燃烧特点——阻燃方法4、丙纶：燃烧特点——阻燃方法1、纤维素纤维的燃烧：可分为有焰燃烧和无焰燃烧(阴燃)，有焰燃烧主要是纤维素热裂解时产生的可燃性气体或挥发性液体的燃烧，而阴燃则是固体残渣(主要是碳)的氧化，有焰燃烧所需温度比阴燃要低很多。纤维素的裂解是纤维燃烧的最重要的环节，因为裂解将产生大量的裂解热产物，其中可燃性气体和挥发性液体将作为有焰燃烧的燃料，燃料燃烧后产生大量的热，又作用于纤维使其继续裂解，使裂解反应循环下去。纤维素纤维的裂解产物，大部分是纤维燃烧的燃料。棉纤维的可能裂解产物有43种，大部分为醇、醛、酮、呋喃、苯环、酯、醚类易燃性物质。1、纤维素纤维的阻燃机理：对于纤维素纤维织物来说，所用的阻燃剂大多是含磷化合物，当受热时首先分解释出磷酸，受强热时磷酸聚合成聚磷酸，它们都是脱水催化剂，使纤维素脱去水留下焦炭。形成的焦炭层物理上起着隔绝内部聚合物与氧的接触，使燃烧窒息，同时焦炭层导热性差，使聚合物与外界热源隔绝，减缓热分解反应。脱出来的水分能吸收大量潜热，使温度降低。这是磷化物的凝聚相阻燃机理。2、涤纶的燃烧：涤纶受热分解时产生大量的可燃性物质、热和烟雾。其中，可燃性物质包括苯、酮、一氧化碳、乙醛等。2、涤纶阻燃机理：涤纶织物的阻燃剂大多是卤素和磷系阻燃剂。卤素类阻燃剂主要是通过阻燃剂受热分解生成卤化氢等含卤素气体，一方面在气相中捕获活泼的自由基，另一方面由于含卤素的气体的密度比较大，生成的气体能覆盖在燃烧物表面，一定程度上起到隔绝氧气与燃烧区域接触的作用。磷系阻燃剂对含碳、氧元素的合成纤维具有良好的阻燃效果，主要是通过促进聚合物炭化，减少可燃性气体的生成量，从而在凝聚相起到阻燃作用。磷系阻燃剂改性的阻燃涤纶燃烧时，在燃烧表面生成的无定形碳，能有效地隔绝燃烧表面与氧气以及热量的接触，同时磷酸类物质分解吸收热量，也在一定程度上抑制了聚酯的降解反应。3、锦纶的燃烧：锦纶遇火燃烧比较缓慢，纤维强烈收缩，容易熔融滴落，而且燃烧过程容易自熄，这主要是由于锦纶的熔融温度与着火点温度相差较大的缘故。虽然锦纶因熔融滴落而具有自熄灭的性质，但当与其他非热塑性纤维混纺或交织时，由于非热塑性纤维起到“支架“作用，使锦纶更易燃烧。3、锦纶的阻燃机理：锦纶的阻燃也主要是通过两种机理进行：一是凝聚相阻燃，通过促进聚酰胺燃烧过程中炭量的增加，降低可燃性气体的生成；二是通过气相自由基捕获机理，阻燃剂分解后与空气中的氧结合，减少活泼自由基的生成，达到阻燃目的。4、丙纶的燃烧：丙纶属于易燃性纤维，燃烧时不易炭化，全部分解为可燃性气体，气体燃烧时释放出大量热，促使燃烧反应迅速进行。4、丙纶的阻燃机理：丙纶的气相阻燃主要是通过卤素阻燃体系及协效体系来抑制气态的燃烧反应，凝聚相阻燃作用在丙纶上应用减少，因聚丙烯受热分解不易炭化，全部分解成可燃性气体。1、棉织物的阻燃整理：（1）以四羟甲基氯化磷（THPC）和尿素缩合物为基础，用作棉织物的耐久性阻燃整理。THPC八、不同织物的阻燃整理剂（2）N-羟甲基-3-二甲氧基磷酰基丙酰胺是一只重要的棉织物耐久阻燃整理剂，主要用于纤维素纤维或纤维素纤维含量高的混纺织物的阻燃整理。阻燃剂分子式为：整理工艺为：浸轧－烘干－焙烘－皂洗－水洗该阻燃剂是通过其与纤维素分子反应及树脂的固着作用而获得耐久阻燃性的。因此，严格地按焙烘条件(170℃，1.5min;160℃，3-4.5min;150℃,4.5-5min)进行焙烘是获得织物耐久阻燃性的关键。而织物的阻燃性能则与阻燃剂的用量有关，阻燃剂用量随着织物种类和阻燃要求而异。2、合成纤维的阻燃整理涤纶织物的阻燃整理：美国推出一种Antiblaze19T阻燃剂，适用于100％涤纶织物效果较好，毒性不大。此阻燃剂为环状磷酸酯结构：整理工艺为：浸渍—烘干—焙烘(185～205℃，1～2min)—水洗九、阻燃效果测试方法织物阻燃性能测试：聚合物的燃烧过程和阻燃机理.pdf阻燃级氢氧化镁的阻燃消烟机理及制备方法.pdf聚合物的阻燃及阻燃剂的研究进展.pdfpolypropyleneretardant.pdfdevelopmentinflameretardant.pdfFlameretardantreview.pdfMechanismreview.pdf扩展阅读：阻燃视频耐高温的防火阻燃赛车服：阻燃剂对比试验