纺织品的阻燃整理原理及其性能测试方法探讨.

Vol.32 No.10

Oct.2010

染整技术 6纺织品的阻燃整理原理及其性能测试方法探讨

赵磊 (盐城纺织职业技术学院纺织工程系江苏盐城 224005

摘要:介绍了纺织品的阻燃整理原理,并就几种常用纺织品探讨了国外纺织品阻燃性能的测试方法,同时就国内的常用阻燃性能的测试原理与方法作了总结。

关键词:阻燃整理;测试方法;性能

中图分类号:TS 195.592 文献标识码:A 文章编号:1005-9350(201010-0006-03

收稿日期:2010-04-30作者简介:赵磊,男,1984年生,硕士生,助教。主要研究方向为纺织新材料,新技术

近年来,随着科技的发展,纺织工业不断进

步,纺织品种不断增加。各类装饰用和产业用纺织

品的应用领域逐渐扩大,如在高层建筑、商业大

厦、高级公寓、宾馆、机场、礼堂、室内娱乐场

所、交通运输等各个场所和领域都可看到,但是大

多数纺织品具有易燃性,已经成为引发火灾的主要

隐患。据国外统计,由纺织品引起的火灾约占火灾

总数的40%以上。特别是建筑住宅火灾,纺织品引

起的着火蔓延而引发的火灾所占的比例更大。因

此,纺织品的阻燃问题越来越受到社会各界的普遍

重视,世界各发达国家早在20世纪60年代就对纺织

品提出了阻燃要求,并制定了有关的阻燃标准和法

规,研究新的阻燃测试方法和仪器。所谓阻燃,不是指阻燃整理后的纺织品在接触火源时不会燃烧,而是指使织物在火焰中能降低其可燃性,能减缓蔓延的速度,不形成大面积的燃烧;而离开火焰后,能很快自熄,不再燃烧或阴燃。目前阻燃纤维的品种主要有:阻燃涤纶、阻燃腈氯纶、阻燃维纶、阻燃粘胶、芳砜纶、玻璃纤维、聚四氟乙烯纤维、聚酰胺-酰亚胺纤维、聚苯并咪唑纤维、酚醛纤维等。阻燃纤维阻燃的基本原理是减少热分解过程中可燃性气体的生成和阻碍气相燃烧过程中的基本反应。其次,吸收燃烧区域中的热量,稀释和隔离空气对阻止燃烧也有一定的作用,主要的一些理论如下:1.1 表面覆盖阻燃有些物质(如硼纱、硼酸等加热时熔融,在纤维表面形成一层玻璃状的膜,能够阻碍氧的提供; 或像磷化物那样,主要在固相产生作用,促进碳化,阻止可燃性气体的释放。有的阻燃剂也可能受

热分解,产生不燃性气体浮在纤维表面隔离空气或

稀释可燃性气体,从而产生阻燃效应,如KHCO 3热分

解产生的CO 2气体。

1.2 吸热阻燃

通过阻燃溶剂吸热脱水、相变、分解或其它

吸热反应,降低聚合物表面和燃烧区域的温度,

从而减慢高聚物的热分解速度。这类化合物包括

Al 2O 3•3H 2O、TiO 2、TiO 3、ZnO和BaO等。Al 2O 3•3H 2O之

所以能够抑制燃烧,是由于在加热时,这种三水化 1 阻燃理论

第 32卷第 10期

2010年 10月 7赵磊:纺织品的阻燃整理原理及其性能测试方法探讨合物吸热,可延缓升温。当温度升到222℃~230℃

时,三水氧化铝分解成无水氧化铝和水,能更多地

吸收热量,而水蒸汽又可使可燃性气体稀释与冷

却,从而达到阻燃目的。

1.3 凝聚相阻燃

凝聚相阻燃主要是利用阻燃剂影响聚合物的分

解过程,减少可燃性气体的产生。这种方法对纤维

素材料特别有效。

纤维素受热时,可沿着两个方向发生热分解,

它可以经过生成左旋葡聚糖的中间产物而形成挥发

性的有机可燃性低分子物;另外,可以在酸性物质

的催化下,形成水和不易燃烧的碳 [12,13]。

1.4 气相阻燃

通常认为,在聚合物燃烧过程中,大量生成的

自由基促进气相阻燃反应。如能设法捕捉并能消灭

这些自由基,就可控制燃烧,达到阻燃的目的。实

践证明,通过添加少量具有捕捉自由基效果的抑制

剂,可显著提高阻燃性能。这种方法对于防止以自

由基进行的火焰传播,效果也很显著 [14]。

1.5 尘粒的壁面效应

当自由基与器壁或尘粒表面接触时,可能失去

活性。在尘粒或容器壁面可发生下述反应:

H•+O 2 =HO 2•

这样,由于在尘粒表面生成大量活性比H•、HO•等低得多的HO

2

•,从而可以抑制燃烧过程的继续进行。例如,将氧化锑与有机卤素阻燃剂并用,通过阻燃剂的协同效应来发挥阻燃效果。在燃烧过程中,氧化锑与卤化氢反应,生成卤化锑,它在燃烧区热分解,产生氧化锑微粒子。可以认为,氧化锑的阻燃效果的一部分就是依靠这样生成的尘粒的壁面效应所致。

1.6 熔滴效应

某些热塑性合成纤维,如聚酰胺、阻燃涤纶, 在加热时发生收缩熔融,与空气的接触面积减少, 甚至发生熔滴下落而离开火源,使燃烧受到一定的阻碍。纤维素纤维与聚酯纤维的混纺织物,因为纤维素纤维不发生熔融而阻碍聚酯的熔滴作用,使它们的阻燃改性更为困难。

纺织品的阻燃性能测试方法有多种,各国几乎都有自己的国家标准,不同种类的纺织品有不同的测试方法,有些纺织品也可以用不同的测试方法来评价其阻燃性能。

2.1 国外纺织品的阻燃性能测试方法

国外对不同种类的纺织品,采用了不同的阻燃性能测试方法,以下是几类常见纺织品的阻燃性能测试方法。

2.1.1普通服用纺织品的阻燃性能测试

美国和加拿大在测试普通服用纺织品时,采用的测试方法是按照16C.F.R1610和ASTM 1230标准, 两者大致相同,都是45°倾斜燃烧法,在规定的点火源(丙烷或丁烷气体下点燃试样,点燃时间为 1s,记录火焰烧断止动绳所需的时间,时间越长, 说明该试样的阻燃性越好 [18]。

此外,日本的服装燃烧试验法采用了伞形法和人体模型法。使用热传感器自动记录接近火源时服装各部位的热传导率和达到最高热传导率所用的时间,以便了解服装燃烧时对人体的灼伤情况。这样测得的燃烧性能与火灾的实际情况更加接近。采用模拟铜人测试法评价在极端不利条件下内衣及罩袍总体的防火保护效果。在测试时,让铜人穿上防护服,铜人身上许多温度传感器连接到计算机上,再点燃分布在铜人周围的多个燃气喷口,用计算机监控温度及预定的人体易受损部位的烧伤程度,试验后可打印出有关该防护装备的保护时间和保护程度的详细报告。

2.1.2儿童服装的阻燃性能测试

美国和加拿大采用的是16C.F.R1615和16C. F.R1616中所规定的测试方法,该方法基本原理是将经过调湿的5块8.9cm×25.4cm的试样,逐块垂直悬挂在规定的实验箱中的试样架上,在控制条件下, 用标准火焰(甲烷气体沿试样的底边引燃一定

时间 (3s,测量炭化长度和阴燃时间。

2.1.3床垫的阻燃性能测试

美国在对床垫类产品进行测试时,采用的是 16C.F.R1632中规定的测试方法。

这种方法是将18支点着的香烟作为标准点火源,将其置于床垫或其试样的不同部位,然后测定床垫的抗点燃性,如果炭化长度超过了50.8mm(2英寸,则不符合要求。

2 国内外纺织品的阻燃性能测试方法