2 阻燃纤维和纺织品 产业用功能纤维及纺织品 教学课件
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阻燃维纶：共聚、共混阻燃改性和化学交联 氯纶：悬浮聚合法 酚醛纤维：低分子物纺丝成型，而后交联成为不溶、不熔
的体型结构
碳纤维：原丝制备、原丝的预氧化、预氧化丝的炭化、碳
纤维后处理
第六节 织物阻燃整理
织物阻燃整理的一般方法
浸渍烘燥法：将织物用含有阻燃剂的整理液浸渍一定时间
后烘燥，使阻燃剂浸透于纤维，阻燃剂与纤维分子间靠范德 华力吸附。
LOI=O2/(O2+N2)x100%
通常按阻燃效果的耐洗程度将阻燃纺织品分为三类： 1.暂时性阻燃纺织品：经水洗后即失去阻燃性 能的阻燃纺织品。如沙发布、电热毯等面料。 2. 半耐久性阻燃纺织品：阻燃效果能耐1~15 次温和洗涤。如窗帘、幕布等。 3. 耐久性阻燃纺织品：阻燃效果能耐50~200 次皂洗。如服用织物、床上用品。
纺织品阻燃的历史
1947年，利特尔著《阻燃纺织品》 1953年，美国农业部对棉布进行耐久阻燃整理 20世纪60、70年代，天然纤维织物阻燃技术投入使 用 20世纪80年代以后…… 随着人们对纺织品要求的提高，应考虑阻燃纺织品 的公害问题
纺织纤维的燃烧性分类
分类
燃烧特性
阻燃纤 不燃纤 明火不能点燃
纤维素纤维的热裂解和阻燃机理
纤维素纤维的裂解过程和产物
有焰燃烧 无焰燃烧（阴燃） 裂解过程： 初始裂解阶段：温度低于370℃ 主要裂解阶段：温度在370~431℃ 残渣裂解阶段：温度高物430℃ 减聚相阻燃 气相阻燃 阻燃协同效应
蛋白质纤维的燃烧和阻燃机理
目前蛋白质纤维特别是羊毛纤维的阻燃主要用钛、锆、钨等 络合物
将含卤素、磷等阻燃元素的乙烯基化合物作为共聚单体，与丙烯腈进 行共聚实现阻燃的方法。
共混阻燃改性：
腈纶共混阻燃剂有无机化合物、有机化合物、高分子阻燃剂
热氧化阻燃改性
以特殊聚丙烯腈纤维为原丝，在张力下连续通过200~300℃空气氧化 炉处理
初生纤维阻燃处理
阻燃丙纶
主要方法共混阻燃改性
其他阻燃纤维
有机阻燃剂
按阻燃元素分：磷系、卤系、硫系、硼系 按烃基结构分：脂肪族、脂环族、芳香族
第五节 阻燃纤维的生产
阻燃涤纶
共聚阻燃改性
阻燃共聚单体主要有磷酸酯、苯基磷酸衍生物、溴代芳香族二元酸、 四溴双酚A及其羟烷基衍生物
共混阻燃改性
阻燃锦纶
共聚阻燃改性 共混阻燃改性
阻燃腈纶
共聚阻燃改性：
维
维
限氧指 数%
>35
纤维种类
玻璃纤维、金属纤维、石棉 纤维、碳纤维等
非阻燃 纤维
难燃纤 维
可燃纤 维
遇火能燃烧或炭 26~34 化，离火自熄
20~26
氯纶、偏氯纶、芳纶、改性 腈纶、酚醛纤维等
涤纶、锦纶、维纶、蚕丝、 羊毛等
易燃纤 维
<20
棉、麻、粘胶纤维、丙纶、
腈纶等
限氧指数Limiting Oxygen Index：指在规定的试验条件下，使材料恰好能保持 燃烧状态所需氧氮混合气体中氧的最低浓度，用LOI表示：
第二章 阻燃纤维及纺织品
第一节 阻燃纺织品研究概况
纺织品阻燃的历史
公元前83年，希腊人用矾溶液处理木质碉堡 1683年，意大利剧院黏土和石膏作为阻燃添加剂， 对剧院的幕布进行阻燃处理 1735年，英国人怀尔德发表阻燃剂的第一篇专利 1820年，盖-吕萨克的研究奠定了阻燃理论的基础 1913年，化学家珀金 20世纪30年代，开发了阻燃棉纤维的反应型阻燃剂
固体含炭残渣
熔融收缩
熔体滴落离开火源
燃烧
氧气 热量
纤维和纺织品的阻燃机理
阻燃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。 阻燃有物理、化学及两者结合作用等多种形式。
覆盖层作用 气体稀释作用 吸热作用 熔滴作用 提高热裂解温度 凝聚相阻燃 气相阻燃 阻燃协同效应
纤维改性：共聚法、共混法、纤维后处理法等
2. 织物阻燃整理：通过化学键合、化学粘合、吸附沉积及分子 间范德华力结合等作用，使阻燃剂固着在纤维或织物上，从 而使织物获得阻燃性能的加工过程。
第三节 纺织纤维的热裂解及阻燃机理
纺织纤维的热裂解
纤维、热、氧气是纤维燃烧的三个关键要素
火源 纤维 裂解
不燃性气体 可燃性气体及挥发物 难挥发的裂解产物
阻燃纤维及纺织品的制造方法
1.赋予纤维阻燃性能的方法主要有提高成纤高聚物的热稳定性 和纤维改性两种方式
提高成纤高聚物的热稳定性：即提高热裂解温度，抑制可燃性气体的产 生，增加炭化程度。 在大分子上引入苯环或芳杂环，增加分子链刚性；纤维中线型大分子链 间的交联；金属离子螯合交联形成网络结构；纤维预氧化等
合成纤维的燃烧机阻燃机理
腈纶属易燃纤维，锦纶遇火燃烧很慢，丙纶属于易燃纤维 合成纤维种类不同，其阻燃机理也有所不同
第四节 阻燃剂
对阻燃剂的要求
对纤维或纺织品有显著的阻燃作用 要有良好的阻燃耐久性，包括耐水洗、耐干洗、耐气候等 不影响或较少影响纤维和织物的色泽、外观、手感和其他物
理机械性能 无毒、无刺激性，有生物可降解性，燃烧后发烟量少，烟雾
无毒性 纤维用阻燃剂应有较高的热分解温度 价格低廉，应用工艺简单
无机阻燃剂
特点：热稳定性好、不挥发、发烟少、不产生有毒 和腐蚀性气体、价格低廉等
独效阻燃剂 磷系：赤磷、聚磷酸铵、磷酸盐等
无机阻燃剂
阻燃协效剂
源自文库
锑系：氧化锑、卤化锑 锡系：氧化锡、氢氧化锡
辅助阻燃剂 钼系、锆系、硼系
阻燃填充剂 氢氧化铝、氢氧化镁、碳酸钙
20世纪60年代后采用THPC处理，将阻燃剂固化在纤维上， 耐洗但工序繁复，手感粗糙
国际羊毛局推荐的方法采用钛、锆和羟基酸的络合物对羊 毛织物整理。
合成纤维织物的阻燃整理
涤纶织物的阻燃整理： 涤纶织物的阻燃整理： 腈纶织物的阻燃整理：
混纺织物的阻燃整理
浸轧焙烘法：浸轧、烘燥、焙烘、水洗后处理 涂层法：将阻燃剂混入涂层剂中，将涂层剂敷于织物表面
纤维素纤维织物的阻燃整理
棉织物的阻燃整理：
将磷酸氢二铵、磷酸二氢铵、尿素、硼砂、硼酸、聚磷酸 铵等用浸渍烘燥法或浸轧焙烘法处理到织物上。
其他纤维素纤维织物的阻燃整理：
蛋白质纤维织物的阻燃整理
最早羊毛阻燃整理采用硼砂、硼酸溶液浸渍法。阻燃效果 良好，但不耐水洗。
的体型结构
碳纤维：原丝制备、原丝的预氧化、预氧化丝的炭化、碳
纤维后处理
第六节 织物阻燃整理
织物阻燃整理的一般方法
浸渍烘燥法：将织物用含有阻燃剂的整理液浸渍一定时间
后烘燥，使阻燃剂浸透于纤维，阻燃剂与纤维分子间靠范德 华力吸附。
LOI=O2/(O2+N2)x100%
通常按阻燃效果的耐洗程度将阻燃纺织品分为三类： 1.暂时性阻燃纺织品：经水洗后即失去阻燃性 能的阻燃纺织品。如沙发布、电热毯等面料。 2. 半耐久性阻燃纺织品：阻燃效果能耐1~15 次温和洗涤。如窗帘、幕布等。 3. 耐久性阻燃纺织品：阻燃效果能耐50~200 次皂洗。如服用织物、床上用品。
纺织品阻燃的历史
1947年，利特尔著《阻燃纺织品》 1953年，美国农业部对棉布进行耐久阻燃整理 20世纪60、70年代，天然纤维织物阻燃技术投入使 用 20世纪80年代以后…… 随着人们对纺织品要求的提高，应考虑阻燃纺织品 的公害问题
纺织纤维的燃烧性分类
分类
燃烧特性
阻燃纤 不燃纤 明火不能点燃
纤维素纤维的热裂解和阻燃机理
纤维素纤维的裂解过程和产物
有焰燃烧 无焰燃烧（阴燃） 裂解过程： 初始裂解阶段：温度低于370℃ 主要裂解阶段：温度在370~431℃ 残渣裂解阶段：温度高物430℃ 减聚相阻燃 气相阻燃 阻燃协同效应
蛋白质纤维的燃烧和阻燃机理
目前蛋白质纤维特别是羊毛纤维的阻燃主要用钛、锆、钨等 络合物
将含卤素、磷等阻燃元素的乙烯基化合物作为共聚单体，与丙烯腈进 行共聚实现阻燃的方法。
共混阻燃改性：
腈纶共混阻燃剂有无机化合物、有机化合物、高分子阻燃剂
热氧化阻燃改性
以特殊聚丙烯腈纤维为原丝，在张力下连续通过200~300℃空气氧化 炉处理
初生纤维阻燃处理
阻燃丙纶
主要方法共混阻燃改性
其他阻燃纤维
有机阻燃剂
按阻燃元素分：磷系、卤系、硫系、硼系 按烃基结构分：脂肪族、脂环族、芳香族
第五节 阻燃纤维的生产
阻燃涤纶
共聚阻燃改性
阻燃共聚单体主要有磷酸酯、苯基磷酸衍生物、溴代芳香族二元酸、 四溴双酚A及其羟烷基衍生物
共混阻燃改性
阻燃锦纶
共聚阻燃改性 共混阻燃改性
阻燃腈纶
共聚阻燃改性：
维
维
限氧指 数%
>35
纤维种类
玻璃纤维、金属纤维、石棉 纤维、碳纤维等
非阻燃 纤维
难燃纤 维
可燃纤 维
遇火能燃烧或炭 26~34 化，离火自熄
20~26
氯纶、偏氯纶、芳纶、改性 腈纶、酚醛纤维等
涤纶、锦纶、维纶、蚕丝、 羊毛等
易燃纤 维
<20
棉、麻、粘胶纤维、丙纶、
腈纶等
限氧指数Limiting Oxygen Index：指在规定的试验条件下，使材料恰好能保持 燃烧状态所需氧氮混合气体中氧的最低浓度，用LOI表示：
第二章 阻燃纤维及纺织品
第一节 阻燃纺织品研究概况
纺织品阻燃的历史
公元前83年，希腊人用矾溶液处理木质碉堡 1683年，意大利剧院黏土和石膏作为阻燃添加剂， 对剧院的幕布进行阻燃处理 1735年，英国人怀尔德发表阻燃剂的第一篇专利 1820年，盖-吕萨克的研究奠定了阻燃理论的基础 1913年，化学家珀金 20世纪30年代，开发了阻燃棉纤维的反应型阻燃剂
固体含炭残渣
熔融收缩
熔体滴落离开火源
燃烧
氧气 热量
纤维和纺织品的阻燃机理
阻燃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。 阻燃有物理、化学及两者结合作用等多种形式。
覆盖层作用 气体稀释作用 吸热作用 熔滴作用 提高热裂解温度 凝聚相阻燃 气相阻燃 阻燃协同效应
纤维改性：共聚法、共混法、纤维后处理法等
2. 织物阻燃整理：通过化学键合、化学粘合、吸附沉积及分子 间范德华力结合等作用，使阻燃剂固着在纤维或织物上，从 而使织物获得阻燃性能的加工过程。
第三节 纺织纤维的热裂解及阻燃机理
纺织纤维的热裂解
纤维、热、氧气是纤维燃烧的三个关键要素
火源 纤维 裂解
不燃性气体 可燃性气体及挥发物 难挥发的裂解产物
阻燃纤维及纺织品的制造方法
1.赋予纤维阻燃性能的方法主要有提高成纤高聚物的热稳定性 和纤维改性两种方式
提高成纤高聚物的热稳定性：即提高热裂解温度，抑制可燃性气体的产 生，增加炭化程度。 在大分子上引入苯环或芳杂环，增加分子链刚性；纤维中线型大分子链 间的交联；金属离子螯合交联形成网络结构；纤维预氧化等
合成纤维的燃烧机阻燃机理
腈纶属易燃纤维，锦纶遇火燃烧很慢，丙纶属于易燃纤维 合成纤维种类不同，其阻燃机理也有所不同
第四节 阻燃剂
对阻燃剂的要求
对纤维或纺织品有显著的阻燃作用 要有良好的阻燃耐久性，包括耐水洗、耐干洗、耐气候等 不影响或较少影响纤维和织物的色泽、外观、手感和其他物
理机械性能 无毒、无刺激性，有生物可降解性，燃烧后发烟量少，烟雾
无毒性 纤维用阻燃剂应有较高的热分解温度 价格低廉，应用工艺简单
无机阻燃剂
特点：热稳定性好、不挥发、发烟少、不产生有毒 和腐蚀性气体、价格低廉等
独效阻燃剂 磷系：赤磷、聚磷酸铵、磷酸盐等
无机阻燃剂
阻燃协效剂
源自文库
锑系：氧化锑、卤化锑 锡系：氧化锡、氢氧化锡
辅助阻燃剂 钼系、锆系、硼系
阻燃填充剂 氢氧化铝、氢氧化镁、碳酸钙
20世纪60年代后采用THPC处理，将阻燃剂固化在纤维上， 耐洗但工序繁复，手感粗糙
国际羊毛局推荐的方法采用钛、锆和羟基酸的络合物对羊 毛织物整理。
合成纤维织物的阻燃整理
涤纶织物的阻燃整理： 涤纶织物的阻燃整理： 腈纶织物的阻燃整理：
混纺织物的阻燃整理
浸轧焙烘法：浸轧、烘燥、焙烘、水洗后处理 涂层法：将阻燃剂混入涂层剂中，将涂层剂敷于织物表面
纤维素纤维织物的阻燃整理
棉织物的阻燃整理：
将磷酸氢二铵、磷酸二氢铵、尿素、硼砂、硼酸、聚磷酸 铵等用浸渍烘燥法或浸轧焙烘法处理到织物上。
其他纤维素纤维织物的阻燃整理：
蛋白质纤维织物的阻燃整理
最早羊毛阻燃整理采用硼砂、硼酸溶液浸渍法。阻燃效果 良好，但不耐水洗。