纤维织物阻燃测试方法和标准-

纤维织物阻燃检测方法和标准凯赛生物生物基聚酰胺纺织应用开发2017年12月5日陈树沅背景介绍燃烧及阻燃机理如何实现纤维织物阻燃效果纤维织物阻燃测试及评价标准市场上纤维织物阻燃开发1.1背景介绍1994年辽宁歌舞厅因墙上织物着火引起400多人死伤，克拉玛依幕布燃烧造成近500多人死伤据欧洲阻燃剂协会调查表明,每年约有5000多人丧命于因纺织品燃烧造成的火灾根据纤维的极限氧指数(LOI)值，合成纤维可分为五个等级常规合成纤维极限氧指数(LOI)值纤维棉花人造纤维醋酸纤维PAN聚酯尼龙蚕丝羊毛LOI18.019.017.018.523.522.023.024.021242730易燃可燃阻燃难燃不燃2.1燃烧及阻燃机理聚合物燃烧过程加热升温热分解着火持续燃烧燃烧停止外部热源作用下温度上升产生可燃性气体和其他分解物：①可燃气体②不燃气体③液体产物④固体产物⑤烟气当产生的可燃性气体浓度增大到燃烧极限，并被加热到点燃温度，聚合物开始燃烧聚合物的燃烧净热，即聚合物燃烧热与相邻聚合物加热到燃烧状态所需的能量之差≥0时，聚合物持续燃烧当聚合物燃烧进行燃烧净热为负值时，在点火源离开后会停止燃烧2.2燃烧及阻燃机理阻燃机理：是指降低材料在火焰中的可燃性，减缓火焰蔓延速度，当火焰移去后材料能很快自熄，减少燃烧。从阻燃过程看，要达到阻燃目的，必须切断由可燃物、热和氧气三要素构成的燃烧循环1)覆盖层机理：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，又可阻止可燃性气体的扩散，还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;2)气体稀释作用：阻燃剂吸热分解后释放出不然性气体，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，作用大小顺序是:N2CO2SO2NH3；3)吸热作用：某些热容量高的阻燃剂在高温下发生相变或脱水、脱卤化氢等吸热反应，降低了纤维材料面和火焰区的温度，减慢热裂解反应的速度，抑制可燃性气体的生成;2.3燃烧及阻燃机理4)凝聚相阻燃：通过阻燃剂的作用，在凝聚相改变纤维大分子链的热裂解历程，促进发生脱水、缩合、环化交联等反应，增加炭化残渣，减少可燃性气体的产生;5)气相阻燃：阻燃剂的热裂解产物在火焰区大量地捕捉高能量的羟基自由基和氢自由基，从而抑制或中断燃烧的连锁反应，在气相发挥阻燃作用;3.1如何实现纤维织物阻燃的技术实现纤维织物阻燃效果技术方案单体聚合物/切片纤维织物面料提高热稳定性：引入芳环或芳杂环,增加分子链的刚性、大分子链的密集程度和内聚力；提高热裂解温度，抑制可燃气体的产生，增加炭化程度共聚：合成过程中，把含有磷、卤、硫等阻燃元素的化合物作为共聚单体引入到大分子链中，然后再把这种阻燃性成纤高聚物用熔融纺或湿纺制成阻燃纤维共混：纺丝时将阻燃剂加入到纺丝熔体中直接纺丝。阻燃剂熔融温度要低于纤维的纺丝温度，且熔点之间相差不能太大；分解温度高于纺丝温度而要低于所纺纤维的分解温度；与所纺纤维相容性好后整理：通过吸附、沉淀、化学键、非极性范德华力结合及粘合作用使阻燃剂固着在织物或纱线上获得阻燃效果的加工过程混纺：将不同阻燃效果纤维进行比例混合纺纱3.2如何实现纤维织物阻燃效果不同阻燃方案比较方案要求优点缺点共聚适用聚合的高温条件、稳定性比较好、不发生分解，无副反应，对染色及力学性能无影响永久阻燃手感无影响工艺复杂成本高共混阻燃剂熔融温度要低于纤维的纺丝温度，且熔点之间相差不能太大；分解温度高于纺丝温度而要低于所纺纤维的分解温度；与所纺纤维相容性好工艺简单永久阻燃影响原丝力学性能可纺性变差后整理颗粒细，易渗入纤维并结合力强工艺简单加工灵活成本低手感差不耐水洗影响强力色泽纤维织物燃烧性能评判常有两种燃烧速率评判：经过阻燃处理的面料按照规定方法与火焰接触一定时间，然后移去火焰，测定面料续燃时间和阴燃时间，以及面料被损毁长度的程度•续燃时间(离开火源后材料持续有焰燃烧时间)•阴燃时间(有焰燃烧后或离开火源，材料持续无焰燃烧时间)•损毁长度(材料损毁面积在规定方向上长度)极限氧指数评判：面料燃烧都需要氧气，氧指数是织物维持继续燃烧所需要最低氧浓度值•LOI=VO2/(VO2+VN2)*100%试样刚好在120s或40mm处熄灭时氧体积百分比浓度针对地毯方面，普遍采用以下测试，更具真实性临界辐射通量法：在规定实验条件下点燃试样，火焰熄灭后测定试样损毁长度，并计算临界辐射通量•临界辐射通量(火焰熄灭处的热辐射通量或试验30分钟时火焰传播到最远处的热辐射通量)4.1纤维织物阻燃测试及评价标准纤维织物燃烧测试标准（中国）4.2纤维织物阻燃测试及评价标准国别标准编号标准名称适用范围中国GB/T5454-1997纺织品燃烧性能试验氧指数法适用于各种类型的纺织品（包括单组分或多组分），如机织物、针织物、非织造布、涂层织物、层压织物、复合织物、地毯类等（包括阻燃处理和未经处理的）中国GB/T5455-1997纺织品燃烧性能试验：垂直法适用于阻燃的机织物、针织物、涂层产品、层压产品等GB/T5456-1997适用于单组分或多组分（涂层、绗缝、多层、夹层制品和类似组合）的服装、窗帘帷幔及大型帐篷包括凉篷和门罩中国GB/T14645-1993纺织品燃烧性能45°方向，损毁面积和接焰次数测定A法各类纺织织物交通工具内装饰B法适用于熔融燃烧的织物中国FZ/T01028-1993纺织织物燃烧性能测定：水平法适用于各类纺织织物地毯纤维织物燃烧测试标准（国外）4.3纤维织物阻燃测试及评价标准国别标准编号适用范围备注美国CA-117出口美国多数纺织品不要求水洗后测试美国NFPA-701/703公共场所窗帘等悬挂织物不要求水洗后测试美国FAR25-83飞机内装饰---英国BS7177(BS5807)公共场所家具及床垫等织物火种有8个级别英国BS7175酒店宾馆、娱乐场所及其他人员密集场所两种或更多中测试火种英国BS5438系列BS5722儿童睡衣BS5815.3床上用品BS6249.1B窗帘---德国DIN-4102装饰织物防火标准---日本JISL1008-69飞机装饰织物防火表准---日本JIS1201汽车装饰织物防火标准---法国NFG92-501-505装饰织物防火标准---织物燃烧性能评判标准(GB17591—2006《阻燃织物》)4.4纤维织物阻燃测试及评价标准产品类别项目考核指标试验方法B1级B2级装饰类织物损毁长度/mm≤150200GB/T5455垂直法续燃时间/s≤515阴燃时间/s≤515交通工具内饰用织物飞机轮船内饰用损毁长度/mm≤150200GB/T5455垂直法续燃时间/s≤515燃烧滴落物未引燃脱脂棉未引燃脱脂棉汽车内饰用火焰蔓延速率/（mm/min）≤0100FZ/T01028水平法火车内饰物损毁面积/cm²≤3045GB/T14645—1993A法45°法损毁长度mm≤2020续燃时间/s≤33阴燃时间/s≤55接焰次数/次＞3GB/T14645—1993B法阻燃防护服用织物（洗涤前和洗涤后）损毁长度/mm≤150-GB/T5455垂直法续燃时间/s≤5-阴燃时间/s≤5-熔融、滴落无-等级燃烧性能A不燃B1难燃B2阻燃B3可燃汽车内饰方面：美国≤102mm/min日本：Ⅰ=0Ⅱ≤100mm/minⅢ≥100mm/min阻燃织物燃烧性能评判标准(GB8626-2006《建筑材料及制品燃烧性能分级》)4.5纤维织物阻燃测试及评价标准等级试验标准分级指标附加分级B1Bf1GB/T11785临界热辐射通量产烟量S1试验时间30minCHF≥8.0KW/m2产烟量≤750%xminGB/T8626火焰轰击制品的表面和边缘点火时间15s20s内Fs≤150mmGB/T20285产烟毒性t0达到ZA1级Cf1GB/T11785临界热辐射通量产烟量S1试验时间30minCHF≥4.5KW/m2产烟量≤750%xminGB/T8626火焰轰击制品的表面和边缘点火时间15s20s内Fs≤150mmGB/T20285产烟毒性t0达到ZA1级B2Df1GB/T11785临界热辐射通量产烟量S1试验时间30minCHF≥3.0KW/m2产烟量≤750%xminGB/T8626火焰轰击制品的表面和边缘点火时间15s20s内Fs≤150mmEf1GB/T8626火焰轰击制品的表面和边缘点火时间15s20s内Fs≤150mm美国要求：住宅用临界热辐射≥2.5kw/m2公共设施临界热辐射≥5.0kw/m2地毯标准临界热辐射通量：火焰熄灭处的热辐射通量或试验30分钟时火焰传播到的最远处的热辐射通量日本要求：炭化距离≤70mm平均距离＜50mm织物燃烧性能评判标准(GB20286—2006《公共场所阻燃制品及组件燃烧性能要求和标识》)4.6纤维织物阻燃测试及评价标准阻燃性能等级依据标准判定指标阻燃B1级（织物）GB/T5455GB/T8627GB/T20285a)氧指数≥32.0;b)损毁长度≤150mm，续燃时间≤5s，阴燃时间≤5s;c)燃烧滴落物未引起脱脂棉燃烧或阴燃;d)烟密度等级（SDR）15;e)产烟毒性等级不低于ZA2级阻燃B2级（织物）GB/T5455GB/T20285a)损毁长度≤200mm，续燃时间≤15s，阴燃时间≤15s;b)燃烧滴落物未引起脱脂棉燃烧或阴燃;c)产烟毒性等级不低于ZA3级适用范围:适用于各类公共场所所如影剧院、卡拉OK厅、商场、宾馆（饭店）、医院、养老院、寄宿制的学校、托儿所、幼儿园、公共图书馆等场所使用的阻燃制品及组件其他领域评判标准：GB8965.1—2009《防护服装阻燃防护第1部分：阻燃服》GB8965.2—2009《防护服装阻燃防护第2部分焊接服》GB50222—2001《建筑内部装修设计防火规范》4.7纤维织物阻燃测试及评价标准阻燃织物测试及评判国标(部分)GB/T5454纺织品燃烧性能试验氧指数法GB/T5455纺织品燃烧性能试验垂直法GB/T5456纺织品燃烧性能试验垂直方向火焰蔓延性能测定GB/T8545纺织品表面燃烧性能的测定GB/T14644纺织品燃烧45方向燃烧速率测定GB/T14645纺织品燃烧45方向损毁面积和接焰次数测定FZ/T01028纺织品燃烧性能测定水平法GB/T20390.1纺织品床上用品燃烧性能第一部分：香烟为点火源的可点燃性实验方法GB/T20390.2纺织品床上用品燃烧性能第二部分：小火焰为点火源的可点燃性实验方法GB/T17591阻燃织物GB/T8626建筑材料及制品燃烧性能分级……5.1阻燃纤维织物部分生产企业市场上不同厂家实现阻燃效果方式企业领域方法产品上海石化/四川东材聚酯聚合过程添加磷系阻燃剂—共聚磷含量6200ppm---上海安凸阻燃纤维聚酰胺纺丝过程添加阻燃母粒—共混环状磷酸酯4.8%+三聚氰胺32%短纤、长丝、母粒北京邦维普泰防护纺织芳纶阻燃粘胶与芳纶纤维-混纺面料江苏奥神新材料聚酰亚胺熔液纺丝短纤、长丝凯赛生物基PA56•目前纱线及织物还未测过氧指数或者其他燃烧测试，可以考虑送样检测•针对具体用途或场所选择接近真实环境的测试方法测定谢谢