阻燃纤维及阻燃纺织品

阻燃纤维及阻燃纺织品

1.前言

随着科技的发展纺织工业的进步，纺织品种类不断增多，其应用范围和数量大幅度增长，从人们的日常生活到工业，交通运输，军事等诸多领域。随之而来，因纺织品引燃成灾这个古老的难题也显得越来越重要。根据火灾调查结果分析因纺织品不具备阻燃性能被引燃并蔓延引起的火灾占火灾事故的百分之20以上，因此，如何减少纺织品燃烧危险性及燃烧时有毒气体的释放，减少人民生命财产的损失，已引起全人类的关注和重视。

2.我国阻燃纺织品的现状

2.1阻燃纤维的定义

阻燃纤维的定义可以依据其燃烧特性分类说明。纺织材料的燃烧是一个复杂过程，分为三个阶段：(1)材料受热到热裂解温度时，大分子发生裂解，生成低分子产物，包括可燃气体、不可燃气体和碳化残渣；(2)可燃气体与氧气混和，温度达到着火点或遇其他火源时，着火燃烧并释放光、热、烟；(3)放出的热量使纤维继续燃烧，引起火焰蔓延。在有火焰燃烧的同时，还有裂解的碳化残渣与氧发生固相燃烧即阴燃。描述纤维燃烧的指标有极限氧指数LOI、着火点温度、燃烧时间、火焰温度等指标。目前国际上广泛采用极限氧指数LOI(Limit Oxygen Index)来表征纺织品的可燃性。所谓极限氧指数，是指试样在氧气和氮气的混合气体中，维持完全燃烧状态所需的最低氧气体积分数。LOI值愈大，说明燃烧时所需氧气的浓度愈高，常态

下愈难燃烧根据LOI值的大小，各种纤维按其燃烧性能大致可分为易燃、可燃、难燃和不燃四类。

2.2 阻燃纤维的种类

（1）阻燃粘胶纤维。工业上制造耐久性阻燃粘胶纤维的方法，主要有共混阻燃改性和接枝共聚阻燃改性。

（2）阻燃聚丙烯睛纤维。制造耐久性阻燃睛纶的方法，主要有共聚阻燃改性、共混阻燃改性、热氧化法几种。而热氧化法是睛纶的特有方法。

（3）阻燃聚乙烯醇纤维。即维纶，其极限氧指数为19.5。

（4）阻燃聚醋纤维。即涤纶，其极限氧指数为20一22。

（5）阻燃聚丙烯纤维。即丙纶，是成本最低廉的一种合成纤维。在土工布、防护服、装饰行业具有广泛的应用前景，其极限氧指数为17—18。

（6）阻燃聚酞胺纤维。即锦纶，是一种高强、耐磨、弹性好、易染色的纤维，产量仅次于涤纶，其极限氧指数为20—21。由于其特殊的组成，该纤维的阻燃研究一直未有较大的进展。

（7）阻燃聚芳酞胺纤维。即芳纶，具有高强、高模、耐高温性，其极限氧指数为26—30。不同组成和结构的芳纶，具有不同的耐热、阳燃性能。

（8）PBI纤维。即聚苯并咪唑纤维，是一种非热塑性阻燃纤维，具有阻燃、耐高温、耐磨、耐化学药品、穿着舒适等优良性能。

（9）PPS纤维。即聚苯硫醚纤维，是一种优良的耐热、耐化学品纺

织，并有良好的纺织性能，主要用于防护织物。

（10）PTO纤维。即聚对苯二甲酞草酸双眯金属赘合纤维，具有优异的阻燃和绝热性能，可作防火服和隔热服。

2.3 阻燃纤维的发展

国内外提高纺织纤维的阻燃性主要有两条途径:一方面改进阻燃工艺提高原先的易燃纤维的阻燃性能,也保持其原有的性能,另一方面,大力开发新型阻燃纤维。为满足市场的多元化需求,以日本为首的各国加强了耐久、高效、复合功能的阻燃纤维的开发。这些纤维根据不同的用途和要求,兼有阻燃、耐热(高温) 、抗菌防臭、芳香、防蚀、抗静电、抗紫外线、防水、防污的功能。传统的易燃纤维的阻燃加工已从单一的阻燃元素发展到两种以上的阻燃元素。如腈纶虽然考虑到成本而保持卤溴作为添加剂,但仍朝着引入含磷和多元协同体系的方向发展。从纤维改性的角度看,朝着双重(阻燃导电)和多重改性的方向发展。

近年来, 我国在纺织品阻燃技术的研究方面取得了较大进展。中国纺织科学研究院先后研制成功了丙纶阻燃母粒、抗燃烧抗静电复合溶料、安全无毒的毛粘混纺阻燃产品等科研成果; 上海纺织科学研究院也先后研制和开发了酚醛纤维、聚酰亚胺纤维、芳砜纶纤维、阻燃粘胶纤维、耐热纤维等阻燃纺织品; 上海合成纤维研究所、上海纺织研究院、中国纺织大学和山西煤化所、山西纺织研究院承担的攻关项目“预氧丝阻燃织物的配制”通过鉴定; 中国纺织大学研究的高阻燃粘胶纤维及其混纺织物, 氧指数(LOI)达45—50; 陕西省纺织科学研

究所先后完成了“防火、防水、防雾棉盖布整理工艺研究”、“防火棉布整理工艺研究”、“白磷—烧碱法防火剂的研究”、“维纶防火盖布的研究”、“涤棉混纺织物阻燃抗熔整理及阻燃剂SF228合成”、“防火、防水消防战斗服(面料)研究”、“纯棉多功能贴墙布”、“纯棉二纺帆布及阻燃提花家具布”、“涤棉混纺织物阻燃产品开发”、“涤纶阻燃缝纫线研制”、“棉布C55öT45涤棉线阻燃整理”、“羊毛纺织品阻燃整理技术”等科研项目。

2.3 阻燃性能评估方法

现行的纺织品阻燃性能主要是根据实验室的测试结果进行评估，一般有以下指标：（1）点燃难易性；（2）火焰表面传播速度；（3）发烟能见度；（4）燃烧产物的毒性和腐蚀性。（1）、（2）项是主要指标。测试方法有测定材料的燃烧广度、续燃、阴燃时间的基本试验法，极限氧指数（LOI）法，表面燃烧法等。根据火焰与试样的相对位置，又可分为垂直法、水平法、倾斜法。

2.4 国内外阻燃性能试验方法介绍

（1）垂直法

将一定规格的试样垂直放置, 在下端施加火焰点燃, 经规定时间后撤离, 测量试样的续燃时间、阴燃时间及损毁长度。续燃时间是指火焰撤离后试样持续有焰燃烧的时间; 阴燃时间是指有焰燃烧终止后, 或者火焰撤离后试样持续无焰燃烧的时间; 损毁长度是指燃烧终止后, 在规定方向上试样损毁面积的最大距离。国内标准有GB/T5455 —1997《纺织品燃烧性能试验垂直法》。

（2）45度法

45度法与垂直法基本相同, 区别是试样呈45度放置, 另外增加一项损毁面积。损毁面积是指燃烧终止后试样损毁的总面积。国内标准是GB/T14645—1993《纺织织物燃烧性能45度方向损毁面积和接焰次数测定》。

（3）氧指数法

将一定规格的试样垂直放置在氧、氮混合气流中,在上端施加火焰, 测定试样刚好维持燃烧状态所需要的最低氧气浓度(称氧指数), 以体积百分率表示。国内标准有GB/T5454—1997《纺织品燃烧性能试验氧指数法》, 非等效采用国际标准ISO4589：1984, 其主要技术内容、试验方法程序与国际标准一致。

（4）阻燃纤维研制方法

目前阻燃纤维的研制方法，主要有共聚阻燃改性、共混阻燃改性、复合纺丝阻燃改性、阻燃剂接枝阻燃改性和织物后整理阻燃改性等。目前涤纶的阻燃改性有共混改性和共聚改性两种方法：共混改性是在聚醋切片制造过程中添加共混阻燃剂，制造阻燃切片，或在纺丝时添加阻燃剂与聚醋熔体共混成阻燃纤维共聚改性是在制造聚醋过程中，加入共聚型阻燃剂做单体，通过共聚方法制造阻燃聚醋。国外的阻燃涤纶，其性能和功能往往是多元化，即阻燃涤纶往往是阳离子可染和抗起毛起球功能的复合产品。国内阻燃纤维的开发比较早，近 10年来，我国已有一些科研单位和工厂相继研发了若干阻燃纤维投产如阻燃锦纶、阻燃丙纶、阻燃睛纶、阻燃粘胶纤维等，为我国纺织品的阻