阻燃纺织品发展概况

1．3纺织品阻燃技术的应用与发展趋势

1．3．1赋予纺织品阻燃性能的方法

纺织品的燃烧主要是由于易燃和可燃性纤维材料与高温热源接触后吸收热量，发生裂解反应，生成大量可燃性气态物质，在氧存在条件下发生燃烧，燃烧产生的热量又促进了纤维的进一步裂解和燃烧，形成循环燃烧反应。

通常采用极限氧指数(fg称LOI)‘表征纤维及其制品的可燃性网。极限氧指数就是将点燃的材料离开火源置于氧和氮的混合气体中，维持继续燃烧时所需要的最低含氧体积百分数【2】。一般将LOI低于20％的纤维称为易燃纤维，20％~26％之间的称为可燃纤维，26％-一34％的称为难燃纤维，35％以上则为不燃纤维[31。纤维素纤维(如棉、粘胶等)以及聚丙烯腈、聚丙烯等均属于易燃纤维；聚酯、聚酰胺、羊毛、蚕丝等属于可燃纤维；而耐高温纤维则是难燃或不燃纤维【l】。多数常用的天然或化学纤维都是可燃或易燃的，只有对这些纺织材料及其纺织品进行改性或后整理才能赋予它们阻燃性能，也就是将具有阻燃功能的阻燃剂通过各种途径加入到纺织材料及其纺织品中才能达到阻燃效果。

然而，由于几乎所有常用的纺织纤维都是有机高分子材料，绝大多数在300℃就会发生分解，并有可燃性气体和可挥发性液体析出。即使经过阻燃整理，也不可能使它们成为在灾焰中不燃烧和不受损伤的材料，只是不同程度地降低了可燃性，减小在离开火焰后，发生剩余的有焰(续燃)和无焰(阴燃)燃烧的时间，以及被损毁的程度。因此，所谓“阻燃"并不是阻燃整理后的纺织品在接触火源时不会燃烧，而是阻止或减少纤维材料热分解，隔绝或稀释氧气，快速降温使其终止燃烧。从阻燃整理剂阻燃机理上看，大致有吸热作用、表面覆盖效应、熔滴效应、微粒表面效应、生成不燃性气体(气相阻燃)、凝聚相阻燃等几种。由于纤维的分子结构不同，阻燃作用十分复杂，为获得最佳阻燃效果，往往需要阻燃整理剂具有协同效应，能够利用各种机理发挥作用【6】。

随着阻燃纺织品需求的不断扩大，各国工业部门和研究部门竟相进行纺织品阻燃整理技术的研究，从而推动了纺织品阻燃整理技术的发展。目前，纺织品的阻燃性能的获得，可归纳为三种方法。一种是对纺织品进行阻燃后整理，使其具有阻燃性能，达到阻燃目的，但其阻燃性能会随时间和洗涤次数的增加而逐渐减弱或消失。对于棉、麻、毛等天然纤维，只能采用后整理的方法。另一种方法是直接

生产阻燃纤维，由这种纤维制成的纺织品具有永久阻燃性。第三种方法是根据生产中的实际需求，把前两种方法有效的结合起来生产阻燃纺织品。因此，阻燃纺织品按生产过程和阻燃剂的引入对象及方法大致分为纤维的阻燃处理和织物的阻燃整理两类。

1．3．2阻燃纤维

目前国内外市场上阻燃纤维已有几十个品种，可分为两大类，一类是传统加工的阻燃纤维，如：阻燃粘胶纤维、阻燃涤纶、阻燃聚丙烯腈纤维(腈纶)、阻燃聚乙烯醇纤维(维纶)、阻燃聚丙烯纤维(丙纶)、阻燃聚酰胺纤维(锦纶)等，加工方法是通过共混、共聚、复合纺丝、接技改性等方法使阻燃剂渗入纤维内部或牢固地附着于纤维表面，从而得到永久阻燃纤维。另一种是耐高温和耐火纤维，这类纤维本身的熔点很高、不易燃烧。如聚间苯二甲酰间苯二胺纤维(芳纶)、聚酰胺—酰亚胺纤维、聚苯硫醚纤维(PPS)、聚酰亚胺2080纤维、杂环聚合物聚苯并咪唑纤维(PIM2080)、酚醛纤维、Basofil纤维等。这些纤维的阻燃效果都比较好，在工业及特殊领域应用广泛。

通过在常规化纤纺丝液中添加阻燃剂而制成的阻燃纤维已有上述多种，国外典型的有奥地利兰精公司的Lenzing Viscose FR阻燃粘胶，日本的阻燃涤纶Helm和阻燃腈纶Kanecaron，德国的阻燃涤纶Trevira Cs和阻燃腈纶Dralon C，美国阻燃腈纶Orlan，意大利的阻燃涤纶Wistel FR，还有英国的阻燃丙稀酸脂纤维Inidex。都是采用此法的知名品牌。共混法特别适合没有极性基团的聚合物，例如聚丙烯。阻燃聚丙烯生产多采用把阻燃剂置于纤维芯部的皮芯复合型，代表产品有瑞士的阻燃聚丙烯Sandofam 5071。还有美国的阻燃粘胶Durvil，也是共混法制品。接枝改性是用放射线或化学引发剂使纤维(或织物)与阻燃单体接枝共聚的方法，其效果好，成本高，还没有工业化。我国也已开发成功腈纶、涤纶、维纶、丙纶和锦纶等品种的阻燃纤维。

耐高温纤维是高技术纤维重点品种之一。通常是指在250～300℃温度范围内可长时间使用的纤维，具备以下特征18J：高温下尺寸大小无变化；软化点及熔点高；着火点、发火点高；热分解温度高；长期暴露在高温下，也能保持一般特性；具备纤维制品所必需特有的一般性能，如柔软性、弹性和加工性能。耐高温纤维结构稳定，熔融范围大多超出分解温度，强度、刚性较大，同时具有抗氧化、不

易燃等特点。目前，耐高温纤维已有几十种，但大量投入使用的并不多，主要是价格的影响，其次取决于生产工艺、纤维性能以及纤维可纺性等。常用的有以下十几种，详见表1-3。

其中，芳纶1313纤维是目前应用最广的耐高温纤维之一。

表1-3所示的耐高温纤维是适合于纺织品使用的纤维，均属高分子材料，此类耐热高分子材料是1960年开始工业化的，发展最快的是美国，其次是日本。

表1-3 主要耐高温纤维一览表

美国耐高温纤维的研究已有较长的历史，20世纪50年代重点发展含氟纤维，如聚四氟乙烯；60年代研究的品种不下20种，主要有Nomex、PBI、Kynol、碳纤维等；70年代出现Kevlar等高强高模纤维。近几年来耐高温纤维产量增长很快。日本发展较美国晚，主要有Conex、Kynol、Kermel、Technora(聚对苯二甲酰对苯二胺)等类型纤维，尤其以Conex为代表的聚酰胺纤维，在80年代产量已达5000吨／年，是主要的发展方向。

我国耐高温纤维的研制起步较晚，芳纶的研制至今已有二十来年，在间位芳纶的开发和生产方面，我国取得了一定的进步。目前，广东新会的芳纶1313生产线

已建成投产，年生产能力达到500吨；山东烟台氨纶股份有限公司2008年建成了年产1500吨间位芳纶短纤维生产线，但产品质量并不稳定，与国际先进水平仍有差距。其他品种如芳纶1414、lyocell等纤维正处于由中试攻关到产业化生产阶段，而PBO、PBI等纤维需要进一步中试或产业化攻关。

1．3．3阻燃织物

1)织物的阻燃整理

织物通过阻燃整理获得阻燃功效。阻燃整理即在后整理过程中对织物进行表面处理，即通过吸附沉积、化学键和、非极性范德华力结合以及粘合等作用，使阻燃剂固着在织物上。【ll】对织物进行阻燃整理的加工形式主要有五种：

(1)浸轧焙烘法。该方法是阻燃整理中应用最多的一种，工艺流程为浸轧一预烘一焙烘一后处理。浸轧液为阻燃剂溶液，由阻燃剂、交联剂、催化剂、渗透剂和强保剂组成，配成水溶液或乳液进行整理。

(2)浸渍烘燥法。工艺流程为浸渍一干燥一后处理。将织物放在阻燃液中浸渍一定时间，取出烘干即可，有时阻燃整理可与染色同浴进行。

(3)涂层法。将阻燃剂混入树脂内进行加工。根据机械设备的不同分为刮刀涂层法、浇铸涂布法和压延涂层法。

(4)有机溶剂法。该方法是使用非水溶性的阻燃剂，即用有机物溶解阻燃剂，然后进行阻燃整理，能使整理时间缩短，故其优点是阻燃整理时的能耗较低。但整理后织物的强力、手感和色光等均会受到一定影响，而且实际操作过程中，必须注意溶剂的毒性和燃烧性。

(5)喷雾法。一种对特殊品种的手工整理方法。不能用普通设备加工的厚幕布、大型地毯等纺织品，可在最后一道工序做手工喷雾法的阻燃处理，对于膨松且表面有花纹、簇绒、绒头起毛的织物，用浸轧法会使表面绒毛花纹受到损伤，一般采用连续喷雾法。

随着科技的进步，目前又研究开发了多种新型阻燃整理方法，如纳米阻燃、微胶囊阻燃以及超细化、表面改性、消烟、交联、大分子技术等，有效地提高了纺织品阻燃整理的效果。

2)阻燃整理剂

阻燃整理剂简称阻燃剂，是一种能够提高易燃或可燃物难燃性、自熄性或消烟性