涤纶阻燃技术研究进展

涤纶阻燃技术研究进展
摘要：随着我国经济的快速发展，人们的生活水平得到了不断地提高，涤纶纤维也越来越多的出现在人们的日常生活中。

涤纶是指一种主要的服装配料，因其具有强度高、弹性好、耐磨性强以及尺寸稳定等优点而得到了广泛地应用，但涤纶是一种可燃性物质，其广泛使用增加了火灾发生的可能性，这对人身以财产的安全带来了一定的安全隐患。

但通过阻燃技术的使用，使得涤纶的应用领域更加广阔，同时又使得涤纶制品的防火安全性得到了很大的提高。

本文主要介绍了涤纶阻燃方法，研究了涤纶的阻燃技术，并对阻燃技术的发展趋势进行了简单的分析。

关键词：涤纶；阻燃；技术
1、引言
近年来，随着人们生活水平的提高，涤纶纤维作为重要的服装材料而得到了广泛地使用。

然而，涤纶纤维的可燃性增加了其使用时发生火灾的可能性。

为了减少火灾的发生，涤纶阻燃技术得到了快速的发展。

涤纶阻燃技术的使用，有效地保障了涤纶材料使用的安全性，对促进涤纶的广泛使用有着积极的作用。

下面将来谈谈涤纶阻燃技术研究进展及发展趋势。

2、涤纶阻燃方法
涤纶阻燃的方法多种多样，按阻燃剂的引入方式和生产过程，可将涤纶的阻燃改性方法分为以下几种：在缩聚阶段或酯交换阶段
加人反应型阻燃剂进行共缩聚；加入添加型阻燃剂在熔融纺丝前向熔体中；以含有阻燃成分的聚酯与普通聚酯进行复合纺丝；在涤纶或织物上进行反应型阻燃剂接枝共聚；进行涤纶织物的阻燃后处理。

前三种方法为原丝的阻燃改性，后两种方法为表面处理改性。

能够达到长久的阻燃效果是共聚法的主要优点，不会对织物的机械性能产生很大的影响，国外工业化的阻燃涤纶品种，主要采用就是共聚法阻燃改性方法，但共聚法也有其缺点，就是工艺相对比较复杂，而且开发成本较高；操作费用低和简单易行是共混法的主要优点，但共混法难以找到合适的添加型阻燃剂，而且耐久阻燃性要远差于共聚法，除此之外，共混阻燃改性还需要解决其毒性、界面相容性以及分散性等问题；复合纺丝阻燃改性一般都使用皮一芯型结构，是以共混型阻燃聚酯或共聚型为芯，普通聚酯为皮层复合纺制而成，这种纺丝方法适用于耐水解性比较差的，如部分膦共聚改性阻燃聚酯；接枝阻燃改性是使聚酯与乙烯基型的阻燃单体通过用化学引发剂、紫外线或高能电子束辐射发生接枝共聚的一种方法，该方法不但效果好而且而持久性强，但后接枝共聚和复合纺对生产成本和技术条件的要求都比较高，因此，难以被普遍采用；适用面广、工艺简单、成本低廉是后整理法的主要优点，同时，后整理法能够满足不同程度的阻燃要求，但其阻燃剂持久性不理想，而且用量较大，影响织物与纤维的强力和手感等物理机械性能，目前在涤纶阻燃后整理法仍是的重要方法之一，特别是含磷共聚型阻燃
剂，其因具有发烟量低、效率高以及无毒等特点，而受到人们的广泛关注。

3、涤纶纤维的燃烧及阻燃机理
3.1 涤纶纤维燃烧过程
在涤纶受热分解的过程中会有大量的烟雾、热量以及可燃性物质生成。

在受热的初始阶段，分子中会有环状低聚物生成，经过b-h 的转移生成乙烯基酯和羧酸，通过脱羧对苯二甲酸会生成二氧化碳、酸酐苯甲酸等，在乙烯基酯分子链之间会有链脱离过程和聚合反应的发生而生成环烯状交联结构，继续降解则会生成一氧化碳、酸酐乙醛以及小分子的酮类物质等，同样可能会有活泼的自由基产生。

3.2 涤纶纤维的阻燃机理
磷系阻燃剂是涤纶纤维所用的主要无卤阻燃剂，磷系阻燃剂的阻燃机理是通过对聚合物炭化的促进，减少可燃性气体的生成量，从而起到阻燃的作用。

磷系阻燃剂改性的阻燃涤纶燃烧的过程中，生成在其燃烧表面的无定形碳能有效地将氧气以及热量与燃烧表面进行隔绝，此外，磷酸类物质在分解过程中会吸收大量的热量，对聚酯的降解反应也起到了一定的抑制作用。

4、卤系和磷系阻燃剂及其阻燃改性
4.1 共混型卤系阻燃剂
溴代物是涤纶阻燃处理的卤素化合物中最为主要的一种。

溴类
阻燃剂的应用比较广泛，主要是因为其阻燃效果好，而且添加量也相对较小。

上世纪开发了许多共混型芳香族溴系阻燃剂和阻燃聚酯纤维，它主要是用溴二苯醚作为阻燃添加剂与聚酯共混纺丝而成。

所有的溴系阻燃剂当中，含溴量最高的为十嗅二苯醚，其分解温度一般都高于350℃，而且具有极佳的热稳定性、较高纯度以及燃烧时过程中不会有大量的有毒气体产生。

4.2 共聚型卤系阻燃剂
尽管卤素阻燃剂具有较好的阻燃效果，但其也存在许多不足之处，如在涤纶纺丝的过程中，卤素阻燃剂会严重腐蚀喷丝板和设备，通常会降低涤纶的耐光牢度，一旦有光照射到染料，就会使其与溴化物发生反应，导致纤维变黄，颜色恶化。

在燃烧时含卤素的阻燃材料时，会有腐蚀性和刺激性的卤化氢气体放出，尤其是在高温裂解或燃烧一些含卤素类阻燃体系时，会导致有毒物质的产生，严重威胁生命与财产的安全，因此，无卤化阻燃材料的使用比较广泛。

4.3 共混型磷系阻燃剂
随着人们环保意识的不断增强以及对阻燃材料和火灾研究的不断深入，越来越重视具有低毒及低烟的磷系阻燃剂。

磷的质量百分含量为5％时就会导致涤纶产生自熄的行为，而在同等的条件下，溴的质量百分含量要占到17％左右才会导致涤纶产生自熄的行为。

磷系阻燃剂的综合性能比较强，磷系阻燃剂不但可以避免由卤素阻燃剂引起的纤维脆性增加、颜色恶化以及耐光牢度降低等问题，通
常还会改善纤维的染色性能和色泽。

目前磷系阻燃剂主要包括膦酸衍生物、膦酸酯类以及磷酸醋等。

早期磷系阻燃剂通常都是使用磷酸酯作为涤纶的阻燃剂，但是这类阻燃剂的相容性较差，挥发性较大，耐热性也比较差，燃烧过程中会生成滴落物，其阻燃剂含磷量与其阻燃效果成正比。

随着高相对分子质量磷系阻燃剂的广泛使用，将会逐渐淘汰这类高挥发性添加剂。

4.4 共聚型磷系阻燃剂
近年来，含磷共聚改性型阻燃涤纶越来越多的人们的关注，具有双反应性功能团的磷系反应型阻燃剂竣酸烷基膦酸己研制成功，并开始了工业化的生产。

它是一种白色晶体，主要是由不饱和脂肪酸以及苯基磷化物等合成的，含磷量为14.2％，熔点为156～158℃，具有较好的热稳定性，分解温度在275℃以上。

由于具有较低的分解温度，因此必须将聚合温度控制在270℃以下，否则会对聚酯切片的质量和聚酯的缩聚工艺产生一定的影响。

虽然在使用磷系阻燃剂时不会导致有毒物质的产生，但阻燃剂的生产过程以及各种中间体都具有毒性。

人们对硅系阻燃剂及其它无机阻燃剂的研究与应用也越来越重视。

无机阻燃剂不仅廉价安全，而且无毒、无烟、无腐蚀性，如碳黑、陶瓷硼酸以及云母等无机物也被用于涤纶的阻燃改性。

5、阻燃技术展望
5.1 法规的健全
实践证明，阻燃剂、阻燃材料和阻燃技术的发展与一个国家阻燃法规的健全与否有非常密切的关系。

一般规律为，如果一个国家有严格的法规，那么该国的阻燃技术发展较好。

阻燃技术在我国已引起重视，现正需要按照我国的实际情况，并参照国外实际经验，逐步制订各项阻燃产品和测试方法的标准。

5.2 开发微粒化技术
颗粒越细，对材料的物理机械性能影响越小。

许多厂家研究改进生产进程，以获得细颗粒的无机阻燃剂，也进行颗粒形态和级配控制，以使材料获得较好的流动性。

5.3 阻燃剂的微胶囊化
胶囊可防止阻燃剂与材料直接接触，并可解决阻燃剂的迁移问题和改善材料的加工流动性。

目前许多厂家研究此领域，但尚无工业产品间世。

一般用两种方法，即分散包覆法和载体包覆法，前者是选择一种可燃性小、溶解度参数与所配合树脂相匹配的材料，如硅胶、聚乙烯醇、羧甲基纤维素、按乙基纤维素、有机硅、环氧树脂、水溶性脉醛树脂和三聚氰胺一甲醛树脂；后者将液态或熔融阻燃剂吸入多孔载体中，多孔载体如果也是阻燃剂则更好。

5.4 研究阻燃体系协同作用
常用的是锑－卤、磷－卤和磷－氮体系，其实远不止这些。

国外很多制造厂是将阻燃剂进行复配，以达到降低阻燃剂用量，提高阻燃剂性能的目的。

这不仅可降低阻燃材料价格，而且可使阻燃材
料的物理机械性能损失减到最小程度。

6、结语
当前，我国涤纶阻燃技术尚处于初步发展阶段，与发达国家相比还比较落后，各项技术还不够完善，还有很大的发展空间。

随着科学技术的快速发展以及对涤纶需求量的不断增加，涤纶阻燃技术必将得到快速的发展。

在涤纶使用的过程中，我们还应不断地加大对阻燃技术研究的力度，力争能够完全避免涤纶在使用过程中有火灾现象的发生。