阻燃纤维

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，
•
(6)微粒的表面效应。若在可燃气体中混有一定量的惰性微粒，它不仅பைடு நூலகம்吸收燃烧热，降低火焰温度，而且，会如
同容器的壁面那样，在微粒的表面上，将气相燃烧反应中大量的高能量氢自由基，转变成低能量的氢过氧基自由基，
从而抑制气相燃烧。
•
（7）熔滴效应：某些热塑性合成纤维，如聚酰胺、聚酯，在加热时发生收缩熔滴，与空气的接触面积减少，甚至
环化、交联等反应，直至炭化，以增加炭化残渣，减少可燃性气体的产生，使阻燃剂在凝聚相发挥阻燃作用。凝聚相
阻燃作用的效果，与阻燃剂同纤维在化学结构上的匹配与否有密切关系。
•
(5)气相阻燃。添加少量抑制剂，在火焰区大量捕捉轻质自由基和氢自由基，降低自由基浓度，从而抑制或中断燃
烧的连锁反应，在气相发挥阻燃作用。气相阻燃作用对纤维材料的化学结构并不敏感。
应用
• 聚苯并咪唑可作高温结构胶粘剂，对不锈钢、钛合金的粘合强度 在537℃为 960.4牛顿/厘米2 ，纤维可作耐焰织物和烧蚀材料，在 宇航中有较好前景，其他如作耐热薄膜、隔膜、增强塑料、泡沫 材料等。但价格昂贵、制备工艺复杂，加工困难，影响了它的应 用开发。其LOI值为38%-41%。主要用做军事上的宇航服、飞行服、 降落伞的伞绳及织物，也可制作防护手套、高温传送带等，还可 用作高温过滤、热防护服、消防服等
发生熔滴下落而离开火源，使燃烧受到一定的阻碍。
阻燃纤维——PBI纤维
• P含B两I纤个维氮是原一子种的非苯热并塑五性元阻杂燃环纤刚维性，链PB聚I纤合维物又。叫一聚般苯由并芳咪族唑四纤胺维与 苯二甲酸二苯酯经缩聚和环化而成，反应可在熔融状态或在强极 性溶剂中进行。芳族PBI在氮气中的热稳定性大于500℃，引入柔 性P数与B5基 钢I。8团 的，聚或 摩压间侧 擦缩亚基 系强苯可数度基0改4联.12善07苯M，溶并P介a解咪，电性唑拉常、塑伸数但料强3热.的度3稳，热16定耐变5M性辐形P下射a温，降、度弯。耐4曲3商沸0强℃品水度，名、2极称耐27限C溶Me氧l剂Paaz指、，ole 耐化学药品性能优良。可用作耐高温黏合剂和制作高性能复合材 料，广泛应用于宇航、化工机械、石油开采、汽车等领域，纤维 织物则用作防火、防原子辐射的防护服。
阻燃纤维——PBI纤维
纺织142 方程程 3140301205
阻燃纤维的简介
• 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。
• 由多胺与二酸或二酯在高温下熔融缩聚，先生成可溶 性的聚氨基酰胺，然后通过脱水环化反应生成咪唑环 聚合物。高温（ 400℃）处理到完全固化后，聚合物变 为不溶不熔。典型的聚合物由 3，3′-二氨基联苯和间苯 二甲酸二苯酯缩合而成，其纤维称PBI纤维。
材料性能
突出性能是在火焰及高温下仍有良好的尺寸稳定性，在空气中不燃， 在氧气中燃烧缓慢。可耐强酸、强碱、有机溶剂，是唯一兼有耐高 温、耐化学品腐蚀及良好纺织性能的合成纤维。吸湿率15％，高于 棉花，手感好，织物穿着舒适。聚苯并咪唑纤维可用于制作宇宙飞 船中的绳索、耐烧蚀热屏蔽材料、减速用阻力降落伞及宇航员的加 压安全服等。在一般工业中可作石棉代用品，包括耐高温手套、高 温时防 间护 使服 用;、还传可送作带气等体，、使液用体温的度耐常腐为蚀2滤50材～和30烟0℃道，气能滤在袋5，00可℃在下短 150～200℃范围内使用，在酸的露点温度以下不受腐蚀。聚苯并咪 唑纤维还可与聚间苯二甲酰间苯二胺纤维混织，经碳化以后的纤维 可作复合材料的高强度、高模量增强材料，其中空纤维（见化学纤 维）可用作反渗透膜。
成分
• 由芳族四胺和脂族或芳族二羧酸酯制备的聚苯并咪唑 结构为：
• 式中R为烷基碳链，Ar为芳香环结构。聚烷基苯并咪唑 的密度1.2克/厘米3，玻璃化温度234～275℃；全芳族 聚苯并咪唑的密度1.3～1.4克/厘米3，玻璃化温度比前 者高100～250℃。聚苯并咪唑最突出的优点是瞬间耐 高温性，烷基PBI在465～475℃才完全分解，芳基PBI在 538℃尚不分解，900℃失重仅30% ，常期使用温度 300～370℃。此外耐酸碱介质、耐焰和有自灭性、良 好的机械和电绝缘性，热收缩极小。
织物具有手感柔软、舒适、透气、染色鲜艳等特点。
织物特性
• 1、优良的永久性阻燃防火性能。在防止火焰蔓延、烟雾释放， 抗熔融，耐用性上有良好表现。
• 2、良好的隔热性及防静电性能。提供全方位的热保护。 • 3、具有天然纤维特性。织物具有天然纤维的吸放湿性能，织物
具有手感柔软、舒适、透气、染色鲜艳等特点
产品特性
• 1、安全性好。纤维遇火时不熔融，低烟不释放毒气。 • 2、永久性的阻燃作用。洗涤和摩擦等不会影响阻燃性能。 • 3、环保性。以天然纤维素纤维为载体，废弃物可自然降解，符
合环保要求。 • 4、优良的永久性阻燃防火性能。在防止火焰蔓延、烟雾释放，
抗熔融，耐用性上有良好表现。 • 5、良好的隔热性及防静电性能。提供全方位的热保护。 • 6、具有天然纤维特性。织物具有天然纤维所具有的吸放湿性能，
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体，使纤维材料裂解处的可
燃性气体浓度被稀释到燃烧极限以下。或使火焰中心处部分区域的氧气不足，阻止燃烧继续。此外，这种不燃性气体
还有散热降温作用。它们的阻燃作用大小顺序是:N2>CO2>SO2>NH3。
•
(4)凝聚相阻燃。通过阻燃剂的作用，在凝聚相反应区改变纤维大分子链的热裂解反应历程，促使发生脱水、缩合、