阻燃整理

功能整理功能整理:使织物具有某些特殊性能的整理加工过程，称为功能整理或特种整理。目的：满足生活、工业和国防上的某些特殊要求。根据织物整理后的效果，功能(特种)整理可分为防水、防油、防火、防污及防静电、抗菌防臭等性能的各种整理工艺。本课将主要的几种功能整理的目的、机理、要求和方法分别介绍一下。由于各种织物用途上的差异，因此其特种整理的内容也不同，如：根据整理的效果①防水、拒水整理；棉织物②阻燃整理；③防油污整理；④防辐射整理；①亲水整理；②仿丝绸整理；合纤织物③防油污整理；④防熔融整理；⑤防起毛起球整理；第一章阻燃整理一、概述：1、概念阻燃整理：纺织品的阻燃整理过去曾称为防火整理。经阻燃整理后的织物并非接触火源不燃烧，而只是降低了它的可燃性，能阻止火焰蔓延，离开火源后不再燃烧，能迅速止燃（自动熄灭）。所以纺织品的阻燃性只有相对意义，而不是绝对的概念。2、燃烧术语（1）燃烧：可燃性物质接触火源时，产生的氧化放热反应，伴有有焰或无焰的燃烧过程或发烟。（2）灼烧：可燃性物质接触火源时，固相状态的无焰燃烧过程，伴有燃烧区发光现象。（3）余燃：燃着的物质离开火源后，仍有持续的有焰燃烧。（4）阴燃：燃着的物质离开火源后，仍有持续的无焰燃烧。（5）点燃温度：在规定的试验条件下，使材料开始持续燃烧的最低温度，通常称为着火点。（6）热解：材料在无氧化的高温下所产生的不可逆的化学分解。（7）续燃时间：在规定的试验条件下，移开(点)火源后，材料持续有焰燃烧的时间。（8）阴燃时间：在规定的试验条件下，当有焰燃烧终止后，或者移开(点)火源后，材料持续无焰燃烧的时间。（9）炭化：材料在热解或不完全燃烧过程中，形成炭质残渣的过程。（10）损毁长度：在规定的试验条件下，材料损毁面积在规定方向上的最大长度，通常也称为炭长。（11）极限氧指数(LOI值)：在规定的试验条件下，使材料保持燃烧状态所需氧氮混合气体中氧的最低浓度。（12）热裂解温度：物质在加热过程中开始分解或裂解所需的最低温度；（13）闪点：当物质加热分解所产生足够数量的可燃性气体，与明火接触而刚好点燃时的温度称为闪点；（14）着火点：如果达到闪点时可燃性气体能不断地产生，则火焰温度会升高而持续燃烧，使物质刚好能达到着火的温度称为着火点。一般高出闪点20－300C。３、织物可燃性的表示织物的燃烧情况可用可燃性表示。织物的可燃性可以从两方面来说：（1）着火性：即着火点的高低，表示织物起火的难易。（2）燃烧性能：在特定条件下，沿着样品燃烧的速率。４、可燃性测定（1）燃烧速率：将阻燃整理的织物样品按规定的方法与火焰接触一定时间，然后移开火源。测离开火后织物的有焰燃烧、无焰燃烧所持续的时间及损坏长度（也称炭长）。（2）需氧指数：LOI或OI——oxygenindex指样品在N2、O2混合气的环境中保持烛状燃烧（有焰燃烧）所需要氧气的最小体积分数。低于这个值就不发生燃烧。∴LOI=O2/（N2+O2）ⅹ100%需氧指数越高，说明织物燃烧时所需氧气的体积分数越大，织物越不易燃烧，阻燃效果就好。５、各种纤维的可燃性（燃烧情况）各种纤维由于化学组成不同，结构及物理状态的差异，燃烧的难易不同。（1）易燃性纤维：着火点低、燃烧速率快。棉、粘胶纤维和醋酯纤维。（2）可燃性纤维：容易燃烧，燃烧速率较慢。腈纶、羊毛、聚酰胺纤维、聚酯纤维和蚕丝。（3）难燃性纤维：与火焰接触能燃烧，但离开后火焰自动熄灭。聚氯乙烯纤维、变性聚丙烯腈纤维为难燃性纤维。（4）不燃性纤维：与火焰接触也不燃烧。石棉、玻璃纤维及金属纤维。前两类为需要进行阻燃整理的纤维材料，后两类属阻燃纤维材料。织物的可燃性除了基本上决定纤维的化学组成外，还与织物上存在的染料或整理剂、织物的结构紧密程度以及表面光滑性有一定关系。名称燃烧性能着火点（℃）（延迟10秒）火焰最高温度（℃）极限氧指数LOI值（％）棉纤维助燃，燃烧快，有阴燃49386018.0黏胶纤维助燃，燃烧很快，无阴燃44985019.0羊毛纤维难助燃65094124.0醋酯纤维助燃，燃烧前熔融48096017.0锦纶6难助燃，熔融50487522.0腈纶立即燃烧54069718.5涤纶难助燃，熔融57585523.5各种纤维的燃烧特性二、纤维的燃烧性能及阻燃方法纤维的燃烧性能因纤维种类而异。1、纤维素纤维的燃烧性能：受热后不会软化、熔融，但易于分解。（1）热裂解过程分子链降解形成左旋葡萄糖焦油状物质可燃性气体、固体炭（2）阻燃机理抑制左旋葡萄糖的产生，减少热裂解产物中可燃性气体量，增加固体炭的含量。脱水、缩聚分解2、合成纤维的燃烧性能：受热后软化、熔融，产生熔滴，再发生热分解作用。（1）热分解过程软化游离基分子链断裂可燃性、不燃性气体（2）阻燃机理抑制游离基的反应，降低熔融温度。3、蛋白质纤维的燃烧性能：高吸湿性，有天然的阻燃性能。氧化、分解降解4、涤棉混纺织物的燃烧性能：涤棉混纺织物的阻燃远比对其中任一组分的阻燃要困难。原因:(1)因为棉是一种不熔融不收缩的易燃性纤维，当涤棉混纺制品燃烧时，棉纤维发生炭化，对涤纶起了一种类似烛芯的支架作用，从而阻碍了涤纶的熔滴脱离火源，使涤纶的自熄性减少，这就是所谓“支架效应”；(2)涤纶和棉两种高分子化合物或它们的裂解产物的相互热诱导，加速了裂解产物的溢出，因此涤棉混纺织物的着火速度比纯涤纶和纯棉要快得多；(3)在燃烧过程中，阻燃剂能在涤和棉两种组分间迁移。三、整理效果1、防焰：使火焰的速度减慢或者是织物接触了火源。仅仅发生枯焦，而没有火焰。当火源移去后，不在会有剩余燃烧（有焰燃烧）2、防阴燃：指无火焰的燃烧过程。要求织物离开火源无火焰燃烧现象。四、影响燃烧性能的因素1、织物的组织结构结构紧密，厚重燃烧性能差。2、温度温度升高易燃性增加3、含湿量含湿量提高燃烧性能下降4、空气压强空气压强增加燃烧速率提高第二节阻燃机理物质燃烧的三个必要条件：①可燃性物质②空气③热源高聚物分解不燃气体空气空气有焰燃烧可燃气体炭化残渣燃烧产物＋热吸热无焰燃烧一、覆盖论：阻燃剂分解形成不燃性气体或其他阻挡层（泡沫或玻璃关），覆盖于纤维材料的表面，隔绝氧气，抑制可燃性气体向外扩散，阻止热量的转移进行阻燃。适用性：硼衍生物的阻燃原理可利用覆盖论解释。二、气体论：气体论有两种情况①一种是阻燃剂在高温下分解成一些不燃性气体，主要指Na2CO3NaHCO3、NH4Cl、H2O分解出的CO2等将纤维素分解出来的可燃性气体浓度冲淡到能产生火焰的浓度以下。这种理论有一定的局限性，因为很多阻燃剂，通过加热并不能产生这些气体。②阻燃剂在高温下分解出一些游基，能和较活泼的游离基结合，使得活泼游离基失去活性，达到阻燃的目的。如：溴化烃RBr纤维素的衍生物氧化时能形成大量活泼性较高的游基H·、HO·等，RBr+H·HBr+R·R·是一种比较不活泼的游基。因而有阻燃的作用。适用性：该理论适用于纤维素纤维、大多数合成纤维。含卤素阻燃剂一般按气相论作用。三、热论：也有两种情况。①阻燃剂在燃烧过程中吸热，如熔融和升华。从而降低纤维的燃烧温度，阻止燃烧蔓延的作用。②阻燃剂使纤维迅速散热，使织物达不到燃烧温度，阻止继续燃烧。适用性：氧化铝、氧化锌、滑石粉以及一些含有结晶水的化合物等的阻燃都可以按此论解释。四、催化脱水论：主要指改变纤维的热裂解过程。由于阻燃剂的存在能使纤维素分子链断裂前发生迅速而大量的脱水，甚至发生某些交联作用，使可燃气体和挥发性液体量大大减少，可使固体C量大大增加，有抑制燃烧的作用。（C6H10O5）X6XC+5XH2O适用性：该理论主要适用于纤维素纤维。含磷阻燃剂的阻燃可根据此理论。五、阻阴燃论通过使碳氧化成CO，减少产生的热量而达到阻燃效果。含磷阻燃剂都有较好的阻余燃能力。H3PO4CPCOH2O25253PO2P2O5452P2O5CPCO525六、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度，使纤维材料在裂解之前软化、收缩、熔融，成为熔融液滴滴落，大部分热量被带走，从而中断了热反馈到纤维材料上的过程，最终中断了燃烧，使火焰自熄。涤纶的阻燃大多是以此方式实现的。七、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、与金属离子螯合等方法，改变纤维分子结构，提高碳化程度，抑制热裂解，减少可燃性气体的产生。八、协同阻燃效应含有两种或两种以上阻燃元素的阻燃剂整理织物所得到的阻燃能力，比单一的阻燃元素的阻燃剂效果好。协同阻燃效应有两种不同的概念，一种是不同类型的阻燃剂协同使用比单独使用的阻燃效果强的得多；另一种是在阻燃体系中，添加非阻燃剂来增加阻燃能力。１、磷—氮协同效应磷－氮系阻燃剂在纯棉织物上是最有效的阻燃剂之一，同时，由于磷、氮二者之间的协同效应，使其在涤棉混纺织物的应用上也有很大的发展。磷－氮协同属于后一种范畴。例如，尿素及其相类似的酰胺化合物本身并不具备阻燃能力，但当它们与含磷阻燃剂一起应用时，却可明显地增加含阻燃的阻燃能力。２、磷—卤素协同效应磷和氮有协同阻燃效应，但氮和卤素没有，而卤素和锑却显示出有较强的协同阻燃效应。这一效应广泛应用于纤维素纤维、锦纶、涤纶、聚乙烯、聚苯乙烯和塑料的阻燃整理中。３、卤素—锑协同效应纤维素纤维常用的是含磷阻燃剂与含氮阻燃剂混合作为阻燃剂。Sb2O36HCl23SbCl3H2OSb2O322HClSbOClH2O54354SbOClSb4O5Cl2Sb3O4ClSb4O5Cl2Sb3O4ClSb2O3SbCl3SbCl3SbCl3245280410475475565℃℃℃~~~第三节阻燃剂阻燃作用强的元素：第三族：硼（B）第五族：氮和磷（N和P）第七族：氯（Cl）、溴（Br）作用稍差元素：第三族：铝（Aｌ）第四族：（B）：钛（Tｉ）和锆（Zｒ）第五族：锑（Sb）、铋（Bi）第六族：硫第七族：氟（F）、碘（I）。除此之外，织物的阻燃整理效果与阻燃剂的用量有关，一般情况下，阻燃剂的用量越高，织物的阻燃性能越好，但这种关系并非无限度的正比增加。当阻燃剂用量达到某一数值后，阻燃性能便不再提高。一、无机阻燃剂优点：热稳定性好、不挥发、发烟少、不产生有毒和腐蚀性气体、价格低。缺点：不耐洗。目前纺织品有的无机阻燃剂主要是含磷化合物。二、有机阻燃剂特点：品种多，应用广。按阻燃元素：磷系、卤素（氯系和溴系）按烃基结构：脂肪族、脂环族和芳香族。用于纺织品阻燃整理的阻燃剂主要是磷系阻燃剂。第四节织物阻燃整理一、纤维素纤维织物的阻燃整理（一）棉织物阻燃整理1、非耐久性阻燃整理（暂时性）虽有良好的阻燃能力，手感柔软，但不耐水洗，可用于某些少洗或不洗的织物。（1）非耐久阻燃剂硼酸-硼砂、磷酸、铵盐，金属盐（如硼酸、硼砂、磷酸铵盐，水玻璃等）类。硼砂、硼酸是低融点物，遇热熔化，在织物表面形成一层薄膜，使织物与空气隔绝不发生燃烧。磷酸铵盐在高温下分解生成磷酸起阻燃防火作用。同时有NH3放出，冲淡了可燃性气体浓度。2H3PO4+5C→2P+2CO+3H2OP+O2→P2O5P2O5+C→P+CO改变了C的氧化过程：CO小于CO2生成的热（四倍），反应生成热减少，不能达到阴燃温度，使无焰阴燃停止。这种处理不耐水洗，是暂时性的。为了提高牢度，采用复分解反应，在织物上形成防火剂的沉淀。例如：硼砂与MgCl2混合液处理，干燥时起复分解。Na2B4O7+MgCl2MgB4O7+2NaCl也可先以MgCl2处理再用水玻璃溶液处理。MgCl2+Na2SiO3MgSiO3+2NaCl耐洗性提高。（2）常用工艺一浴法：浸轧烘干将阻燃剂溶解于水，织物经浸轧和烘干即可。加工方便，成本较低。二浴