阻燃纤维

阻燃纤维

轻化1101 0902110101 陈勇杰

摘要：本文讲述了阻燃纤维的现状与发展趋势，根据纤维的用途，并对其进行改性，新型阻燃纤维有更优良的性能，发展前景广阔。

关键词：阻燃；发展趋势；性能；

一、阻燃纤维的现状与发展趋势

阻燃纤维是在国家“863”计划研究成果基础上开发的一种具有阻燃抗熔滴性能的高

技术纤维新材料。该产品采用新一代纤维阻燃技术——溶胶凝胶技术，使无机高分子阻燃剂在粘胶纤维有机大分子中以纳米状态或以互穿网络状态存在，既保证了纤维优良的物理性能，又实现了低烟、无毒、无异味、不熔融滴落等特性。该纤维及纺织品同时具有阻燃、隔热和抗熔滴的效果，其应用性能、安全性能和附加值大大提高，可广泛应用于民用、工业以及军事等领域。

现在国内外市场上阻燃纤维已有几十个品种，传统加工的阻燃纤维主要是阻燃涤纶，阻燃腈纶，阻燃维纶。随着科学技术的进步，各国新近开发生产了多种阻燃纤维，如聚间苯二甲酰间苯二胺纤维、聚酰胺一酰亚胺纤维、聚酰亚胺2080纤维、杂环聚合物聚苯并咪唑纤维(PIM2080)、酚醛纤维。这些特种阻燃纤维的阻燃效果都比较好，在工业及特殊领域有很大的用途。

1.阻燃纤维的发展现状

随着塑料、橡胶、合成纤维等聚合物材料及其制品的蓬勃发展，迅速代替了传统的钢材、金属、水泥、木材及棉麻等材料，广泛应用于工农业和军事等国民经济的各个部门，与人们日常生活息息相关。但是这些聚合物大多数是易燃、可燃材料，在燃烧时热释放速率大，热值高，火焰传播速度快，不易熄灭，有时还产生浓和有毒气体，对环境造成危害，危及人们的生命安全。因此如何提高聚合物的阻燃性已经成为一个急需解决的问题，而对聚合物进行阻燃处理是减少火灾的重要措施之一。国外一些发达国家在上个世纪六十年代就纷纷制订了有关使用阻燃产品的法律和法规，各国对阻燃制品相继制定严格的实施标准。随着人民生活与环境条件的不断改善,人们对阻燃纺织品性能要求越来越高,应投入力量和资金加大阻燃纤维的开发。日前,中国科大火灾科学国家重点实验室科研人员,用分子设计方法研究成功新型清洁、高效阻燃材料,这项技术成果已被列入国家高技术产业发展计划。阻燃聚合物改性粘土纳米复合材料用“层离纳米复合材料”和“嵌入纳米复合材料”方法,合理地将聚合物和无机物结合在一起,利用新的阻燃技术进行制备,可有效地克服现有阻燃材料的不足。

2.阻燃纤维的发展趋势

2.1 混纺交织与功能复合化

阻燃织物的混纺交织与功能复合化正在成为一种新的发展趋势，现在世界各国正在通过阻燃纤维的混纺交织开发具有双功能和多功能的阻燃织物。目前多数阻燃纤维或织物仅具有阻燃功能，不能满足某些部门的特殊要求，如阻燃拒水、阻燃拒油、阻燃抗静电，发展阻燃多功能产品势在必行。如在生产方法上采用多种形式相结合，对阻燃纤维织物进行防水、拒油整理；采用阻燃纤维纱与导电纤维交织以生产抗静电的阻燃纤维；利用阻燃纤维与高性能纤维进行混纺交织生产耐高温织物；采用阻燃纤维与棉粘胶等纤维混纺以改善最终产品舒适性并降低成本等。

2.2 绿色纺织品

“绿色”纤维是当今合成纤维的最大热点和必然发展方向。所谓“绿色”纤维系指纤维生产消耗原材料不会破坏生态平衡，纤维的生产过程不会造成环境污染，纤维在穿用中对人体无毒害，纤维废弃后可再生。具体到阻燃纤维的绿色化是指，减少生产过程对环境和操作人员的毒害作用，防止纤维对穿用人产生不良影响，火灾发生时，会产生“二次毒害”（卤、磷，硫、氮等阻燃剂会产生有毒气体和浓重的烟雾，危害人体和环境）。世界各国尤其是欧美等发达国家相继制定了一系列环保法规和标准，对进口纺织品实施安全检测，限制非生态纺织品的市场流通和消费。欧盟生态纺织品标准Oko － Tex S tand a rd100）的产生，更在国际贸易中掀起了一股“绿色浪潮”，济南三太阻燃制品有限公司生产的阻燃涤纶织物已顺利通过欧洲生态纺织品认证，为保护生态环境作出了重要贡献。

2.3 新型阻燃材料

新型阻燃纤维是随着宇宙开发、航空、新能源、海洋及通讯技术等高新产业的发展需要而开发出来的一系列具有高性能(高强、高模、耐高温)、高功能(高感性、高吸湿、透湿防水、抗静电)的纤维。高技术耐高温阻燃纤维是其中的一个重要分支。高技术型阻燃纤维由于自身独特的化学结构，无须添加阻燃剂或进行改性，本身就具有耐高温阻燃的特性。具有代表性的高技性阻燃纤维主要有聚丙烯睛氧化纤维(PANOF)、聚苯并米哩(PBI)纤维等，暂不做详述。随着我国阻燃法规的不断健全, 阻燃纤维纺织产品开发力度将不断增大,永久阻燃性织物将成为我国纺织品市场的新热点。阻燃纤维的应用范围也会越来越广泛。

新技术阻燃纤维无疑有着美好的市场前景,然而,新技术纤维生产往往意味着引进新的设备、生产线和新技术,需要大量的投人,原有的纤维生产设备无法再利用,而传统的阻燃剂型阻燃纤维可利用现有生产设备,仅需做工艺参数上的调整,因此,阻燃剂型阻燃纤维仍然占据着阻燃纤维的统治地位,然而,随着新技术和发展,人民活的提高,防火识增强,以及对阻燃纤维材料的安全性、环保型要求的不断增加,新型阻燃纤维必将异军突起,逐步取代传统的阻燃纤维。

二、对阻燃纤维的认识

1、阻燃纤维的定义

阻燃纤维的定义是当纤维在中、小型火源点燃下,会发生小火焰燃烧,一旦火源撤走,火焰又能较快地自行燃灭,是不会蔓延成灾的纤维。纤维的阻燃性一般用LOI来衡量。因为空气中的含氧率为21%,纤维的LOI>21%,离开火焰后,在空中才能继续燃烧,LOI=25~31%,可认为基本不燃,如果纤维的LOI<20%,该纤维就具阻燃性,对纺织纤维来说,在空气中易燃,但若有足够的空气流和较高温度时仍能引燃。LOI=35~40%,则认为完全不燃,考虑到气流作用等附加条件,一般来说LOI>26%的，即认为是阻燃纤维。

2、阻燃机理

纤维的阻燃由燃烧过程可以看出，就是设法阻碍纤维的热分解，抑制可燃性气体生成和稀释可燃性气体，改变热分解反应机理(化学机理)，阻断热反馈回路，以及隔离空气和热环境，来达到消除或减轻燃烧三要素(可燃物质、温度、氧气)的影响，而达到阻燃目的的。通常纤维阻燃的机理主要有以下几种，阻燃效果较理想的是这些作用机理的复合。阻燃作用的机理有物理的，也有化学的，根据现有的研究结果，可归纳为以下几种: (1)吸热作用。具有高热容量的阻燃剂，在高温下发生相变、脱水或脱卤化氢等吸热反应，降低纤维材料表面和火焰区的温度，减慢热裂解反应的速度，抑制可燃性气体的生成。(2)覆盖保护作用。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。既隔绝氧气、阻止可燃性气体的扩散，又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。

(3)气体稀释作用。阻燃剂吸热分解释放出氮气、二氧化碳、二氧化硫和氨等不燃性气