阻燃性

纺织品阻燃技术的研究进展

摘要：论述了纺织品阻燃的方法及阻燃机理以及纺织品阻燃技术国内外的研究现状,在此基础上对其纺织品阻燃技术的发展趋势作了预测,有助于进一步研究纺织品的阻燃性和提高纺织品的阻燃性能。

关键词：阻燃性；阻燃技术；发展现状；发展趋势

1引言

近些年来,纺织品的阻燃性日益受到人们的关心和重视。据报道，英国火灾死亡人数每年约1000人，其中由纺织品引起的火灾约占了一半。美国火灾死亡人数更多，每年约8000余人，受伤者高达15万～25万人，经济损失达4亿美元，其中床上用品、家具装饰用布和衣着用品是起火的主要原因。特别是建筑住宅火灾，纺织品着火蔓延所占的比例更大。为此,本文介绍了纺织品阻燃技术国内外发展的现状,并研究其发展趋势。

1.1阻燃技术

目前世界各国在纺织原料和产品的开发上，都把阻燃的要求放在较主要的位置，特别对欧洲、美国出口的家用纺织品，必须有阻燃的功能才能进入市场。随着人民生活水平的提高和以人为本的安防意识的增强，纺织品的阻燃性能越来越受到人们的关注。

1.1.1阻燃纺织品的开发及市场

有关数据显示，世界上阻燃聚酯纤维的产量已占聚酯纤维总产量的10%左右，而我国还不到0.3%。我国自20世纪70年代开始研制阻燃聚酯纤维，目前生产阻燃聚酯纤维的方法主要采用共聚和共混法技术，很少采用接枝法技术。开发生产的磷系聚酯阻燃纤维，可生产14.6-97.2tex不同规格的阻燃聚酯纱或长丝，具有永久的阻燃性能，可用于室内装饰、床上用品、汽车内装饰等；开发生产的磷系阻燃阳离子聚酯短纤维，也具有永久的阻燃性能，织物可常压染色，并可与阻燃腈纶或氯纶混纺纱实现同浴染色。

阻燃粘胶纤维的开发生产不及阻燃聚酯纤维，但也有几家批量生产。有的在纺丝中制得阻燃粘胶纤维，应用于针织、机织及无纺布，可制作防护服、消防服、床上用品；有的通过纳米改性纺丝工艺开发生产的含有聚硅酸复合型粘胶纤维，用于工业纺织品、防护服、装饰织物。

1.1.1.1阻燃整理方法

阻燃整理主要是在纺织品的后整理加工过程中对织物进行处理，从而使织物具有阻燃性能。织物阻燃整理工艺简单，投资少，见效快，适合开发新产品。对织物进行阻燃整理，其加工形式主要有以下几种。

(1)浸轧焙烘法，该方法是阻燃整理方法中应用最多的一种，工艺流程为：浸轧→预烘→焙烘→后处理。浸轧液中含有阻燃剂，一般适用于纤维素纤维织物的阻燃整理。

(2)浸渍烘燥法，工艺流程为：浸渍→干燥→后处理。它是将织物放在阻燃液中浸渍一定时间，取出烘干即可，阻燃效果多是不耐久的；有时阻燃整理可与染色工艺同浴进行。

(3)涂层法，它是将阻燃剂混入树脂内进行加工。根据机械设备的不同分刮刀涂层法、浇铸涂层法和压延涂层法。不同的产品采用不同的加工方法。刮刀涂层法：将混有阻燃剂的浆料用刮刀直接涂布在织物上。阻燃剂大多先制成溶液或乳液后应用。浇铸涂层法：将高聚物浇铸膜加压附着在织物上。适用于阻燃剂含量高的大型帷幕和土木工程用品。压延涂层法：将高聚物在压延机上制成薄膜，再与织物贴合，一般采用聚氯乙烯树脂、聚偏氯乙烯树脂及这类树脂的共聚物与阻燃剂的混合物，主要应用于工程帐幕的阻燃整理。

(4)有机溶剂法，用有机物将阻燃剂溶解，然后进行阻燃整理。它能使整理时间缩短，但在操作过程中必须注意溶剂的毒性和燃烧性。

(5)喷雾法，凡不能用普通设备加工的厚幕布、大型地毯等商品，都可在最后一道工序做喷雾法的阻燃整理。

1.1.1.2阻燃剂和阻燃机理

目前所用的阻燃剂大多是磷或卤素的有机物、有机物和无机物的混合物，也有使用高分子物的。品种有环状芳香族磷酸酯、羟乙基四溴双酚A(主要用于涤纶)；氯化聚丙烯、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(主要用于丙纶)；含增效剂的卤化物体系、有机磷化物(主要用于锦纶)；氯乙烯、偏二氯乙烯、溴乙烯、五氧化二锑(主要用于腈纶)及苯氧基磷腈、噻嗡磷酸酯(主要用于粘胶)等。国外某研究者认为，要替代纺织品背面涂层中的含溴配方，并使其具有与含溴整理剂相当的阻燃整理效率和耐久性方面存在着压力和挑战。使用聚磷酸铵可以促进炭的形成，但仅在织物背面涂覆聚磷酸铵，织物正面就没有阻燃效果。采用发泡型防火涂层，包括纳米粘土和热解二氧化硅，可促进炭的形成，但因此磷也被固定在涂层面，阻止了阻燃组分向织物正面的扩散。成炭阻燃剂是针对某种纤维而制备的，但气相体系阻燃剂则不然，它应用时并不依据纤维或纺织品的材质。对于所有的聚合物燃烧体系，释放到气相中的溴自由基可终止阻燃剂的链反应。如果阻燃剂或其组分可以挥发，不管是在火中蒸发还是发生分解，阻燃效果都可以进一步得到提高。

英国Bolton大学的研究证明，将磷酸季戊四醇酯衍生物和相对可挥发的磷酸三丁酯体

系，涂覆在棉织物背面，即使按英国法规要求，在40℃的水中进行浸泡，织物仍可通过英国BS5852 part1:1979小火引燃模拟试验标准。如果在不久的将来，溴系阻燃剂在工艺中被取代，进一步研究可挥发的磷系阻燃剂及其在气相中的作用是十分重要的。

德国联邦材料研究与测试研究所的学者阐述了磷系阻燃剂的阻燃机理。已经证实，通过合理选择含磷阻燃剂的化学结构和使用的聚合物、添加剂，绝大部分凝固相和气相的火焰都可以得到抑制。阻燃剂在凝聚相中起作用时，还会生成炭和残余物，从而减少可燃物并产生阻挡效应，这两种机理可以独立作用。在某些聚合物体系中，材料燃烧时其表面会生成玻璃状的无机薄层，但聚合物本身并不发生炭化，这说明阻挡机理起到了显著的作用。对于另外一些体系，含磷的分子被蒸发，气相机理占主导地位，即阻燃剂主要通过减少有效燃烧热而发挥阻燃作用。除了自由基捕捉机理外，也可能存在第二种机理，如稀释机理。添加了磷系阻燃剂后，至于具体是哪种阻燃机理在起作用，主要取决于聚合物自身的性质。

荷兰Eurobrom BV公司的研究者讨论了以色列ICL工业产品公司聚合阻燃剂的广泛应用。多溴阻燃剂具有优越的阻燃性能，且可减少煅烧过程中有毒燃烧物的生成。多溴阻燃剂的粒径较大，不能扩散到生命组织的细胞膜中，因此相对安全无毒。此外，它们在水中的溶解性很低，因此从材料中溶出的可能性极小，若加入到塑料中老化，溴组分也不会迁移到材料表面。

REACH法规(化学品的注册、评估和授权)中的风险评估，既包括了对化学品本身的风险评估，还涵盖了对产品下游用途的评价。在欧盟，这种评估是建立在欧洲统一物质评价系统(EUSES)计算机项目基础上的。它包括化学品对环境和人体健康影响方面的评估，是最接近“绿色”涵义的、客观的科学测试方法。过去，不含卤素的阻燃剂即被认为是绿色产品，但由于常有很多例外发生。如十溴二苯醚就是在实践中应用可持续发展理论的一个具体事例。作为阻燃剂，十溴二苯醚可用于电气和电子设备，以及纺织品单面涂层。在对其进行严格的风险评估时，共参考了508项左右的研究结果，经鉴定，认为其不具有危险性，因此其应用不受限制。

1.1.1.3阻燃织物的评测标准

纺织品由于其本身的结构特点，是引发火灾的主要材料。因此，纺织品服装、地毯、窗帘和床垫等的燃烧性能越来越受到人们的重视。一些发达国家对此都制定了相关的技术法规和标准，对纺织品服装、地毯、窗帘和床垫等的燃烧性能提出了要求，达不到所规定要求的商品将被禁止进口和出售。同时，这些发达国家以维护人身安全为由对纺织品服装提出的燃烧性能要求，往往也被用来作为阻碍他国纺织品服装进口的一种技术性手段。

(1)美国

美国早在1953年就通过了《易燃织物法案》(FFA)，在1954年和1967年又先后对其进行了修订，由美国国会颁布，并由美国消费者产品安全委员会(CPSC)强制执行。该法案主要包含了服装和室内装饰用纺织品的燃烧性技术规范，禁止进口、生产和销售具有高度易燃