纺织品的阻燃研究中

火险时期,许多州对一些纯粹组织问题的解决不能令人满意。

例如,未执行限制人们进入大片森林地带的规定,未安排好与内务部各机关应有的互相协助。

森林火灾正处高峰期时,特维尔州许多地区的人们仍认为能够举办狩猎节。

没进行森林分区工作和按防护程度对林区的排队工作,从而导致几昼夜内对一些大型火灾谁也没反应。

在技术装备不足的情况下,从各经济主体抽调装备常常流于形式。

在最紧张的时刻,有时原是预先计算在内的拖拉机正在另一个州忙于合同工作。

3　拟采取的护林防火措施
3.1　更加有效地使用现有拨款
所有不幸的根源在于缺钱。

这个问题难以解决是非常清楚的,至少在近期内。

从国家现在的经济情况来看,期待从联邦预算中为森林防火增加极其重要的拨款是不现实的。

显然,应该更合理、更有效地使用拨给的资金。

要修改从事森林泥炭火灾灭火部队的供给保障总规则、规定期限和拨款数额。

拨款制度应是灵活的,在火险季节开始之前保障高质量地执行一整套预防和技术组织措施。

要根据森林灭火部门的申请有效划分资金,而不是在工作结束后偿清实际开支。

3.2　健全法律,部门协调
要完善护林防火的标准法律基础。

例如,要立法明确规定紧急情况部所属灭火部门的地位,以便它所辖的各部队进行灭火不是未经官方许可的,而是有完全法律根据,并有相应拨款。

修改联邦森林法。

需要在立法层面上重新审查联邦各执行权力机关的权利划分,吸引各部和各部门的兵力和资金来参与灭火。

3.3　开发采用新技术
近几年来,俄罗斯的一些科学研究所在开发森林、泥炭灭火新技术方面取得了较好成绩。

如紧急情况部全俄消防科学研究所对火灾的早期发现和火灾发展动态跟踪的研究已取得成效。

该所还研制出航空灭火工具A C02500,它象一种“水炸弹”,从飞机上扔到森林
起火点,覆盖面积大约1000平方米。

又如圣彼得堡林业科学研究所研制出能够处理气象卫星信息的电脑程序,同时能区分出燃烧地段,确定它们的坐标。

目前科学研制的成果虽不少,但实际应用却很少。

问题不只是缺少采用新发明的资金,而是有些负责人员缺乏主动使用先进事物的精神。

如圣彼得堡林业科学研究所早已研制出的TC2I M尖水枪,能够把水注入阴燃的泥炭内部,设备有效,价钱又不高,但至今使用者寥寥。

4　结语
这次代表大会具体确定了完善消防安全系统的工作方向,拟订了民防、紧急情况与救灾事务部和自然资源部预防和消除森林、泥炭火灾活动的法律保障措施,更加注意提高灭火部门的物质技术水平,制定在2003～2004年间拟实现的措施。

编译自俄罗斯《消防事业》2003年第1期纺织品的阻燃研究(中) (续上期)
5　燃烧和阻燃的机理
在3节及表3和表4中,我们论述了决定纺织品纤维固有燃烧行为的基本热参量。

为了了解现有纺织品阻燃剂如何起作用以及更重要的——如何研发未来的阻燃剂,关键是更为深入地探索成纤聚合物的燃烧机理。

5.1　阻燃策略
图7所示为纺织品燃烧机理(作为一种反馈机理)的过程,在这种燃烧中,燃料(来自热降解或热解纤维)、热(来自引燃和燃烧)和氧(来自空气)均作为主要成分发挥作用。

为了中断这种机理,人们提出了5种方式(a)～(e)。

阻燃剂可在其中的一种或多种方式下发挥作用。

以下所列为各个阶段及相关的阻燃作用: a)除热。

熔解和 或降解和 或脱水需吸
收大量的热(例如,在背涂层中
含无机和有机磷的制剂、氢氧
化铝或水化氧化铝)。

b)提高分解温度。

通常不为阻燃剂所利用;而在
固有耐火和耐热纤维(如芳族
聚酰胺纤维)中较常见。

c)减少可燃挥发物
的形成,增加炭量。

纤维素和羊毛中多数含磷、含
氮的阻燃剂;在羊毛中的重金
属络合物。

d)减少与氧的接触
或稀释火焰。

水合的及某些促炭阻燃剂可释
放水;含卤素阻燃剂可释放卤
化氢。

e)干扰火焰化学反
应和 或提高燃料
点燃温度(T c)。

含卤素阻燃剂,经常与氧化锑
结合。

84王　晔:纺织品的阻燃研究(中)2004年第5期　
图7　作为一种反馈机理的燃烧过程及阻燃作用
从上述内容可以看出,某些类阻燃剂可以在多种方式下发挥作用,多数有效的例子都是如此。

此外,某些阻燃制剂可产生液相中间物,该中间物可湿润纤维表面,从而成为隔热和隔氧的屏障——广为接受的硼酸盐2硼酸混合物即可在这种方式下发挥作用。

此外,它还可促进成炭。

为了简化化学阻燃行为之不同方式的分类,可以使用术语‘凝聚’相和‘气或蒸汽’相活动来区分它们。

二者都是复合项,前者包括上述的(a ～c )方式,后者包括(d )和(e )方式。

物理机理通常同时起作用,这些机理包括通过形成涂层来排除氧气和 或热量(方式d )、增加热容量(方式a )以及利用非易燃气体稀释或覆盖火焰(方式d )。

5.2　热塑性
纤维是否可以变软和 或熔化(由表3中的物理转
化温度所界定)决定着它是否具有热塑性。

热塑性因其相关的物理变化,可严重影响阻燃剂的行为。

传统的热塑性纤维(例如,聚酰胺、聚酯和聚丙烯)一收缩即可离
开点燃火焰,从而避免被点燃:这使它们表面上显现出阻燃性。

事实上,如果收缩受阻,它们便会猛烈燃烧。

这种所谓的支架效应可在聚酯2棉以及类似的混纺织物上看到,即熔融聚合物熔化到非热塑性棉上并被点燃。

类似的效应也可在由热塑性和非热塑性成分组成的复合纺织品上看到。

随着上述效应而来的是熔滴(通常是有焰熔滴)问题,这种滴淌虽可移除焰锋的热并促使火焰熄灭(因而可以‘通过’垂直火焰试验),但却能使位于其下的表面(如地毯或皮肤)发生燃烧或二次点燃。

多数在批量生产期间或作为整理剂施用于传统合成纤维上的阻燃剂通常都是通过增强熔融滴淌和 或促助有焰熔滴熄灭两种方式发挥作用的。

迄今为止,任何手段都不能降低热塑性并大量促进成炭,经阻燃处理的纤维素(包括粘胶纤维)的情况就是如此。

5.3　阻燃机理和成炭
按(d )和 或(e )方式在气相起作用的阻燃剂都具
有下述优点,即它们会减小引燃倾向并有
助于纺织品成纤聚合物的火焰熄灭。

这是因为一旦热降解产生的挥发产物或燃料在火焰中与氧发生氧化反应,其化学性质就会变得非常类似。

因此,像断绝氧气((e )方式)或生成干扰自由基((f )方式)这两种方式无疑都能保证阻燃剂的效果。

根据成本和效益,锑2卤素阻燃剂是本体聚合物和背涂层纺织品领域内最成功阻燃剂。

与用于纤维素纤维的含磷和氮的纤维反应性耐久阻燃剂不同(见下文),它们通常只能借助树脂粘合剂用作背涂层剂。

就纺织品而言,多数锑2卤素体系都由三氧化二锑和含溴的有机分子(例如氧化十溴联苯(DBD PO )或六溴环十三烷(HBCD ))组成。

一经加热,这些物质就会释放出HB r 基和B r °基。

这二者会根据下面的示意图干扰火焰的化学反应。

在示意
图中:R °、CH 2°、H °和O H °
基是火焰氧化链反应的一部分,该反应消耗燃料(R .CH 3)和氧:
R.B r
R °+B r
°(1)B r °+R.CH 3R.CH 2°+HB r (2)
HB r +O H °H 2O +B r °(3)H °+HB r
H 2+B r °
(4)
人们最近对含溴分子的关注导致Sb 2制剂的最终用户提出减少阻燃剂浓度
9
42004年第5期消防技术与产品信息
或寻求其他替代物的要求(见后面的表10和11节)。

这些涂层体系可能都具有某种成炭特性,具体情况取决于树脂粘合剂(通常是丙烯酸共聚物或乙烯乙酸乙烯酯共聚物)的性质。

这使它们能够成功地应用于例如含合成纤维的家具织物。

如果这些织物要通过B S 5852,ISO1891 2,EN1021和其他类型的复合材料试验,它们就必须具有抵消纤维热塑性效应的手段。

然而,毫无疑问,多数有效的阻燃剂都可以促进成炭,方法是把有机纤维结构转变成碳质残渣或炭,从而减少挥发物(如燃料)的形成(方式(c))。

这些阻燃剂需要吸热才能发挥作用,它们将间接提供另一种方式(a),方法是在成炭期间释放例如CO2、N H3和H2O等非易燃分子(方式(d))。

此外,炭具有同原始纤维的炭化拷贝一样的行为。

作为热屏障,它会持续发挥作用,这与阻燃热塑性纤维不一样。

所以,成炭阻燃剂可同时为纺织品纤维提供耐火和耐热性能,因此可与许多高性能耐火和耐热纤维(如芳族聚酰胺和类似的纤维)相竞争(见表8)。

就有效成炭而言,聚合物主链必须含有侧基。

侧基一消除,就会导致不饱和碳键的形成,并在所存在的非碳原子消除之后最终导致碳质炭的出现。

当纤维素存在时,多数含磷、含氮的阻燃剂都会减少挥发物的形成并对成炭进行催化。

对于所涉及的实际化学反应,这虽然是过于简单的看法,但一般而言,简单地总结该机理的一些主要特点则可为成炭提供一个模型。

多数含磷阻燃剂都以这种双重能力发挥作用,其原因在于,一经加热,它们首先放出聚磷酸,聚磷酸使一部分无水吡喃葡萄糖中的羟基磷酸化,同时作为酸性催化剂促使这些同样重复的单元脱水。

第一个反应可防止左旋葡萄聚糖形成,它是易燃挥发形成物的母体,这可以确保竞争中的成炭反应具有有利的热解路径,该路径的速率会因所释放多元酸的酸催化作用而进一步提高。

虽然人们已对经阻燃处理的纤维素的成炭做了大量研究,但仍不能很好地了解非阻燃和阻燃纤维素成炭的实际机理。

我们实验室最近的研究确认了挥发物与成炭之间的竞争并设想了一个3阶段过程,它取决于温度和所用阻燃剂的确切性质。

图8所示为总体示意图,该图是根据以前发表过的机理和我们自己的调查结果绘制的。

我们自己的调查是以对一系列经阻燃处理的棉织物所进行的释出气体分析、差示热分析(D TA)、气相色谱分析(GC)、热解—傅立叶变换红外线光谱分析(FT I R)和温度氧指数的研究为基础的。

阶段所示为在300～400℃温度范围内成炭和挥发的竞争机理(该机理已为人们所认可)。

阶段所示为在400～600℃ 表8　常用的经耐久性整理的固有阻燃纤维
纤维阻燃剂结构成分
加入
方式自然纤维:
棉
含有机磷和有机氮的单体或反应性品种,
例如P roban CC、Pyrovatex CP、A lamm it
P、K WB和F lacavon W P
F
锑2有机卤素体系,例如F lacavon F12 97、
M yflam
F
羊毛
六氟化锆络合物,例如Zirp ro、Pyrovatex
CP、A flamm it ZR
F
再生纤维:
粘胶丝
含有机磷和有机氮 硫的品种,例如:阻燃
粘胶丝(L enzing)中的Sandoflam5060,聚
硅酸及络合物中的V isil A P
A
A
固有合成纤维:
聚酯
有机磷品种:次磷酸低聚物,例如T revira
CS;含磷添加物,如F idi on FR
C A 丙烯酸(变性腈
纶)
卤代低聚物(35～50%w w)加锑化合
物,例如V elicren;Kanecaron
C
聚丙烯
卤代2有机化合物,通常作为溴化衍生物,
例如Sandoflam5072
A
聚卤代烷
聚氯乙烯,例如C levyl;聚偏氯乙烯,例如
Saran
H
高耐热耐火纤
维(芳族):
芳族聚酰胺
聚间苯二甲酰间苯二胺,例如N om ex、
Conex。

A r
聚对苯二甲酰对苯二胺,例如Kevlar、
Tw aron
A r 芳族聚酰胺酰
亚胺
例如Kerm el A r 聚苯并咪唑例如PB I
关键词　F:化学整理剂;A:在纤维生产期间加入添加剂;C:共聚改性;H:均聚物;A r:芳族均聚或共聚物
温度范围内,炭的氧化与脂肪族炭向芳香族形式转化之间的竞争。

来自 阶段的挥发物也在这个范围内被氧化,从而产生与炭氧化和芳香化所生产物相类似的产物。

在600～800℃的较高温度下,某些炭分解成乙炔。

温度高于800℃时, 阶段随之出现。

在该阶段,所有剩余的碳质品种都发生完全燃烧,转变成CO和CO2。

气相的活性含溴品种可在一定程度上影响热解,即它们通过增强左旋葡萄聚糖分解为呋喃、庚醛和类似品种的进程来促进挥发反应。

含磷阻燃剂如预料的那样可增加成炭,但证据指出,与基于有机磷的阻燃剂相比,具有较大脱水能力的阻燃剂(例如聚磷酸铵)更具有形成芳香族炭的倾向(见后面的6节)。

而且,多数原始磷仍留在炭中,据认为,其中的某些磷会通过例如P2O2C键与所存在的碳相结合。

这不仅具有增强抗氧化能力的作用,而且还具有在机械上增强结构韧性的作用。

令人吃惊的是,所研究的含溴阻燃剂似乎也具有轻微的促炭作用。

05王　晔:纺织品的阻燃研究(中)2004年第5期　
显然,成炭不是一个简单的过程,上述讨论足以说明阻燃剂很少仅以一种方式发挥作用。

另外,一般的成炭路径需要有功能团的存在。

功能团可使脱水和交联反应发生,它是脂肪族碳以及最终的芳香族炭结构得以形成的母体。

人们知道,氮、硫等元素的存在可通过进一步增强成炭倾向协同性地提高含硫阻燃剂的性能。

虽然人们并未完全了解这些活动的化学性质,但可以认为,不但成炭的化学过程受到影响,而且炭的结构和热稳定性也因这些元素的存在和P 2N 和C 2N 键的形成而得到改善。

这类反应会作为蛋白质(角蛋白)复杂结构的结果发生在羊毛纤维中,此外,还会发生在非热塑性芳香族纤维中(见9节),这种纤维具有全芳香链,通常以炭2母体结构的形式发挥作用。

然而,常见的合成聚合物、聚酯、聚酰胺、聚丙烯和聚丙烯酸都有一个严重的问题,即由于它们因断链或解链反应以及普遍缺乏反应侧基而具有热解倾向,所以往往不能成炭。

聚丙烯酸纤维是已证实存在的唯一例外,(见8节)。

这种缺乏因纤维的热塑性而加剧。

理想的促炭阻燃剂本应在热塑性效应从物理上破坏纺织品的固有性质之前促进交联反应。

几乎没有几种商品阻燃剂(不管是作为添加剂、处理物还是共聚改性物)会在增炭方式(见8节)下与传统的合成纤维结构发生反应,除非通过诸如辐射等手段引入一定程度的预交联。

阶段
纤维素
　300～400℃
…
纤维素
　炭
(脂族的)
挥发物
阶段
炭 (脂族的)
400～600℃
氧化炭+CO ,CO 2
炭 +CO ,CO 2,CH 4,H 2O (芳族的)
挥发物CO ,CO 2,CH 4,H 2O
600～800℃ 炭
C 2H 2
阶段
CH 4,C 2H 4,炭800～900℃O 2
800℃CO CO 2
+CO 2 O 2 900℃
图8　纤维素的热解和炭的形成
6　纤维素纺织品
表8把主要的阻燃纤维素纤维与目前占有重要地位的主要阻燃纺织品纤维作了比较,其中特别提到了阻燃棉和阻燃粘胶丝。

根据纤维种类,阻燃纤维素纺织品一般分为3类:
11阻燃棉
21阻燃粘胶丝(或再生纤维素)
31阻燃纤维素纤维与其他纤维(通常是合成的或
化学的)的混合物。

611　阻燃棉
有效的阻燃剂也是有效的续灼燃阻燃剂,这一点非常重要。

所有阻燃棉在化学上通常都是通过作为纺织品整理工艺的织物后处理制成的。

这种整理工艺可根据化学性质和成本使织物针对不同洗涤法产生具有不同耐久性的阻燃性能。

这些阻燃剂可以是能提供非耐久性整理的简单可溶盐(例如,磷酸铵、聚磷酸和溴化物、以及硼酸盐2硼酸混合物),也可以是能提供耐久性阻燃性能的化学反应性功能整理剂(通常如此)以及背涂层剂。

功能性整理剂有烷基膦酸酰胺衍生物(例如:Pyrovatex 、A n tib laze T FR 1、A flamm it K W B 、F lacavon W P 以及四(羟甲基)磷(根)盐缩合物、A flamm it P 。

背涂层通常由树脂粘合的锑2溴阻燃剂体系组成。

表9总结了目前广泛使用的处理手段和所选的商品实例。

表9　常见的棉纤维用阻燃整理剂
类型耐久性结构式 分子式
盐:
(i )聚磷酸铵
非耐久或半耐久(取决于n )P HO
O H
O
N H 4
n
(ii )磷酸氢二铵
非耐久
(N H 4)2H PO 4
有机磷:
(i )纤维素反应
性羟甲基化磷
酸铵
耐50次以上水洗
(CH 3O )2PCH 2.CH 2.CO .O
N
H
CH 2OH
例如Pyrovatex CP 、A ntiblaze T FR 1、A flamm it K WB
(ii )聚四(羟基
羟甲基)磷(根)
盐缩合物耐50次以
上水洗
(N H 4)2H PO 4
TH PC 2尿素2N H 3缩合物,例如P roban CC 、A flamm it P (背)涂层剂:
(i )氯化石蜡半耐久C n H (2n-m +2)・C l m
例如F lacavon FK
(ii )锑 卤素(脂
族或芳族含溴
品种)
半耐久至
全耐久
Sb 2O 3(或Sb 2O 5)+十溴二苯醚+六溴环十二烷+丙烯酸树脂,例如M yflam 、F lacavon F 12
如4节所述,待施用阻燃剂的浓度取决于所要求的阻燃程度、织物的面积密度和结构。

但在织物上一般采用115%～4%(w w )的磷含量,这可使整理剂加重率达5%～20%(w w ),具体取决于整理剂的硫含量。

为了使磷2氮整合效果最大化,建议P ∶N 摩尔比在1∶1和1∶2之间。

对于背涂层剂,总施用量一般在
1
52004年第5期消防技术与产品信息
20%～30%(w w)之间,其中50%(w w)为阻燃剂Sb2B r体系(Sb∶B r摩尔比为1∶3)。

这相当于织物上的有效溴浓度在5%～8%(w w)范围之内。

在过去30年间,这种处理方法大多都已为人们所确认。

从那以来,几乎未对基本的化学反应做过什么改变。

豪劳克斯(Ho rrock s)早期的评论和最近的修正对棉纤维阻燃整理的化学原理和现状作了全面论述。

在这期间,许多其他的阻燃剂(主要是基于磷化学的阻燃剂)已因种种原因而不再具有商业上的可接受性。

这些原因包括:在施用或最终使用期间所存在的毒性、与其他可接受纺织品在性质上的相互对抗作用以及成本问题。

前面引用的例子可视为能继续满足技术性能和易燃性要求的产品,此外,它们还具有可接受的成本并可满足卫生、安全和环境的要求(这后一个要求已变得越来越重要)。

必须承认,多数有效的阻燃剂或者由磷基体系构成,或者由锑2溴基体系构成,这使人们感到它们有一种无法接受的环境危害,不过文献中也存在着与之相反观点(见1111节)。

612　阻燃粘胶丝
这些阻燃纤维的阻燃添加剂通常是在制造期间加到纺丝原液中的,因此可产生耐久性,而且它们由于不需要阻燃剂化学整理工艺,从而减小了环境危害(见表8)。

添加剂(例如Sandoflam5060)是磷基的,因此,就其(凝聚相)活动机理、性能和成本2效益而言,与大多数阻燃棉整理剂相似。

环境要求再次被提出,但这一问题已被芬兰的Sateri纤维(以前叫Kem ira)及含聚硅酸的V isil阻燃粘胶纤维基本解决了。

这种纤维不仅消除了对磷的需求,而且还会炭化,形成含碳和含硅的混合物残渣,该残渣通常可在高于500℃的条件下(在这种条件下,碳质炭将迅速在空气中氧化)提供持续隔火性能。

613　阻燃纤维素混合物
从原则上说,阻燃纤维素纤维可与其他任何纤维(不管是合成的还是天然的)相混合,但实践上,这受到许多技术上的限制,它们包括:
61311　纺织期间或织物形成期间纤维的兼容性;纤维必须具有类似的尺寸,并可在同一台设备上与其他类型的纤维一起同时被加工。

61312　纤维与纺织品的属性在化学整理期间的兼容性;例如,在化学处理期间,阻燃棉的处理手段不得对混合物中存在的其他纤维的性质有不利影响。

61313　阻燃混合物中应存在加和性和(最好是)增效性。

众所周知,对抗作用可能发生在某些阻燃混合物中,它可能使混合物的性质比任何单一成分的性质更差。

因此,混合物用简单阻燃的现行规则是,在现有的大多数纤维上,或者只施用阻燃剂,或者是只施用卤素基背涂层剂。

这类背涂层剂有共同的抑火机理,因而对所有纤维都有效。

聚酯2棉混合物因其广泛的应用及明显的易燃增强相互作用(其两种成分都参与了这种作用,即其他章节论述的所谓支架效应)而比任何其他混合物都更受关注。

然而,由于这种可以观察到的相互作用,只有含卤素的涂料和背涂层剂才可以在商业上应用于各种组分的混合物。

1975年的Caliban F R P244制剂由十溴二苯基氧和三氧化二锑组成,二者在乳液粘合剂中的质量比是2∶1,相当于B r∶Sb=3∶1的摩尔比。

该制剂已成为时下聚酯2棉混合物用背涂层制剂和一般背涂层剂的典型代表。

用于纤维素的多数非耐久性整理剂(见表9)都可在含有聚酯的富纤维素混合物上发挥作用,不过,反之并不可行,除非存在某种溴。

A n tib laze FSD、F lovan BU和F lamm en tin BL都是非耐久性盐类混合物的例子,因为它们都含有溴化铵,所以可使富聚酯(及其他合成纤维)纤维素混合物具有阻燃性。

就耐久性含磷纤维素阻燃剂而言,它们一般只在含有聚酯的富纤维素混合物上有效。

如果既要求有阻燃性又要求有可接受的手感,则TH P基体系,例如P roban CC,只在含棉量低于55%的混合物上有效。

这是因为TH P缩合物只可在这种纤维素上直接应用,这要求该成分上磷含量高达5%以上,以便使整个混合物都具有可以接受的阻燃性。

高磷以及由此产生的整理剂浓度可导致纤维上出现过量的表面沉积物,从而降低了对水洗的耐久性,而且还会产生不可接受的粗糙手感。

另外,这种应用只有在中、高重量织物(200>g m2)上才能产生好效果,因此,对防护服特别有效。

在这种场合采用富棉混合物特别有利,因为较低的聚酯含量可使织物具有较低的热塑性,另外,还可使织物在受火时产生粘性熔融表面层的倾向变小。

为了获得必要高的整理剂浓度,通常需要一个双道浸轧(或泡沫)2干燥阶段,然后才能以正常方式对TH PC2尿素浸渍织物进行氨熏。

如果只要求较低程度的耐久性,那么,把较廉价的半耐久性A n tib laze L R2和基于聚磷酸铵(磷含量约为6%)的类似的整理剂以及5%～6%的A n tib laze CU和类似的产品(环磷酸,见5节)分别施加在混合物中的棉和聚酯成分上就可实现40℃30分钟的抗水浸整理。

在纤维素含量为70%或更低的混合物上施用羟
25王　晔:纺织品的阻燃研究(中)2004年第5期　
基化磷酸铵整理剂,例如Pyrovatex CP,是有效的。

这是因为磷存在于聚酯成分上比存在于TH P基整理剂中效果更差。

其原因虽不清楚,但据认为,这与聚酯成分上整理剂中磷的某些气相活动有关。

7　经阻燃处理的羊毛和混合物
羊毛的染色和整理对纺织品和蛋白质化学专家一直是种挑战,因为近年来世界羊毛吨数产量几乎不变,世界纤维市场和纺织品经济的份额也日益减少,这种形势与羊毛化学和物理结构的复杂性及寻找有效加工方法的必要性之间的矛盾一直在发展。

在所有的所谓传统纤维中,就易燃性而言,羊毛具有最高的固有非易燃性。

对于某些最终使用领域(要求产品,例如地毯,在结构和水平方向上具有较高密度),未经处理的羊毛织物常常可以通过所要求的阻燃性试验。

表3表明,它有相对较高的LO I值(约25)和较低的火焰温度(约680℃)。

其较高的引燃温度(570～600℃)是较高的湿度回潮(8%～16%,具体取决于相对湿度)、较高的氮(15%～16%)、硫(3%～4%)含量和较低的氢(6%～7%)含量(均按重量计算)的结果。

有机硫化合物一般在某种程度上可以阻燃,但含二硫化物的胱氨酸链易于氧化,因此,这可抵消某些预期的自然阻燃性。

羊毛的预氧化以及由此产生的胱氨酸到半胱氨酸的残留物可以恢复这种预期的阻燃活性。

因此,氧化羊毛具有更高的固有阻燃性。

表10　用于羊毛和羊毛混合物的非耐久
和半耐久阻燃整理剂
商品名称化学组分耐久性
R hodia公司
A ntiblaze FSD聚磷酸胺(A PP)+溴化铵干洗
A ntiblaze RD1磷酸的铵盐—
A ntiblaze L R3用于涂料的A PP粉末(30%
w w)
干洗
A ntiblaze L R4用于涂料的A PP粉末(27%
w w)
干洗
C iba公司
F lovan BU无机(氨?)卤化物(溴?)干洗F lovan CGN磷酸氢铵—T ho r公司
F lamm entin A SN聚磷酸胺(A PP或DA P?)干洗
F lamm entin HM 铵盐(磷酸?);混合物中羊毛
高达30%可用
干洗
F lamm entin KR E有机磷2氮化合物—
F lamm entin M CFC 交联聚硅酮+含P和N的化
合物
40℃水浸,
干洗
Sch ill&Seilacher公司
F lacavon RNU含有机P和N的化合物干洗
显然,从上文可以看出,尽管含溴的气相活性表面处理是有效的,但促炭阻燃剂的效果尤佳。

豪劳克斯(Ho rrock s)的评论全面阐述了羊毛阻燃剂在1986年以前的发展,从那以后,几乎没有什么变化。

许多传统的基于硼酸2硼砂(1∶2w w)混合物和氨基磺酸(如铵盐)的非耐久整理剂仍在使用,表10为所选的一些主要阻燃剂厂商目前所列举的阻燃整理剂。

磷酸铵及衍生物可作为路易斯酸在任何官能高聚物上发挥作用,这一点意义重大。

这种官能高聚物有悬垂的—O H基,因此可在羊毛中促进炭的形成。

被释放的磷酸或许会促使羊毛蛋白质脱去氨基,因此可进一步促助成炭。

这些盐经高达130℃的干燥和焙烘后,会提供高达10次的干洗耐久性。

即使是高水溶性溴化铵,也只能给羊毛提供某种程度的耐久性(见表10中的A n tib laze FSD和F lovan BU)。

人们对磷基整理剂作了大量研究,这包括霍尔(H all)和萨(Shah)最近对羟基化磷酸铵(例如Pyrovatex CP)效果的研究和对大量卤化物质(例如:氯菌、四溴酞酸酐、二溴马来酸酐和溴化水杨酸衍生物)的研究。

尽管如此,最常用的耐久阻燃剂仍是以Zirp ro(I W S)体系为基础的(见表8)。

这种处理的主要优点是没有任何变色或其他影响羊毛美观的效应,其施用也可以通过简单的尽染工艺实现。

Zirp ro工艺的基础是在相对较低的温度(60℃)和酸性条件下使带负电的锆、钛络合物完全为带正电的羊毛纤维所吸收。

Zirp ro处理可在任何加工阶段应用于羊毛,从松散的纤维阶段到织物阶段,在染色期间或在染色之后,都可以应用这种吸尽法。

处理温度相对较低是一个优点,因为这限制了羊毛的毡化。

加工厂可选择六氟锆酸钾(K2ZrF6),也可选择它与六氟钛酸钾盐(K2T iF6)的混合物。

该应用的简单化学反应为:
羊毛—N H2+H+羊毛—N H+3(5) [ZrF6]2-+2[羊毛.N H+3][羊毛.N H+3]2[ZrF6]2-(6)重要的是,保持较低的pH值(≤3),以便在全氯乙烯中使渗透达到最佳,使耐洗牢度高达40℃下50次或50次干洗。

像盐酸和蚁酸等酸都是优先选择的缓冲剂,其原因在于,它们与硫酸不同,不具有可与金属氟离子争夺羊毛中质子化氨基的阴离子。

然而,整个工艺大体上比较简单,因此该工艺既可与1∶1的金属络合物染料和匀染性酸性染料同时使用,也可在染色(即施用酸性耐缩绒反应性1∶2的金属络合物染料和铬媒染料)之后使用。

此外,这些处理与抗缩、抗虫和易养护整理均兼容。

(下转第39页)。