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            廣州市潮德阻燃材料有限公司
            東莞市潮德阻燃材料有限公司

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            關于皮革阻燃劑與阻燃技術的最新進展


            皮革作為一種性能優良的材料,早已被廣泛應用于生產生活的各個領域。因為其本身具有卓越的透氣、絕熱、耐陳化、耐汗、耐磨及防穿刺等綜合性能,因此皮革十分適用于森林防火裝備的制造、高層建筑的內裝潢以及飛機、汽車內裝飾和辦公家具的制造。近年來,國內外火災發生越來越頻繁,火災造成的人員和財產損失也越來越嚴重。而隨著生產生活水平的提高,人們對全防火也越來越重視。為了避免火災的發生,降低火災的可能損失,各種阻燃材料得到了廣泛的應用?,F在,我國阻燃材料質量標準體系已經建立起來并不斷完善,在阻燃材料通用標準方面已經制定了鐵路客車、民用飛機機艙及坐椅墊、汽車內飾材料等的阻燃標準。在以上提到的某些特殊領域使用的皮革,在達到一般皮革所具有的手感、物理機械性能及揮發霧化指標的同時還需要適當的阻燃處理才能符合客戶安全防火的要求及政府有關法規標準。

            皮革由于其優越的綜合性能,早就得到了廣泛的應用:各種皮衣、皮鞋、皮件、真皮沙發、皮革裝飾材料……在人們的生活中處處可以看到皮革制品的身影。具有防火阻燃性能的功能性皮革也早就在一些高溫或有火災隱患的地方得以應用。由于具有防火、防風、防潮、保暖、阻燃隔熱、耐磨、防穿刺、拿持靈活、使用周期長等特點,阻燃皮革已經用做制作野外工作和生存的各種裝備,如手套、防火鞋、靴等。在森林滅火和軍隊野外作戰中發揮了十分重要的作用。除此以外,為了減少火災發生的幾率和降低火災的生命財產損失,在高層建筑、大型交通工具,如火車、飛機等的內裝飾中阻燃皮革也有廣泛的應用。如果皮革的阻燃性能和其它物理性能有進一步的提高,將阻燃皮革應用于工業和航空航天工業的特種防護服也有很好的前景。隨著人們對消防安全要求的提高和人們家居、汽車、出游要求的高檔化,阻燃皮革的需求量必然大大增加,其市場潛力很大。阻燃皮革需求的增加必然帶動皮革阻燃材料的開發和生產的發展。目前,我國皮革阻燃劑的開發、生產的能力、阻燃劑的品種和質量與國外產品和國內市場的需求有較大的差距,存在巨大的商機。

            皮革是一種經過一系列加工處理得到的天然高分子材料,在它的加工過程中經歷了浸灰、浸酸、軟化、鞣制、復鞣、加脂、涂飾等加工過程,有許多不同種類及質量的材料如鞣劑、復鞣劑、加脂劑和涂飾劑等加入到革中或在革的表面。這些操作或材料都對皮革的阻燃性能產生了重大而復雜的影響。因此,要對皮革實現阻燃,制造柔軟豐滿、機械性能好、阻燃性好的皮革難度很大。主要原因在于一般阻燃材料用到皮革工藝中會使皮革手感變硬,失去柔軟豐滿的特性。以目前情況看,國內對皮革阻燃技術的研究還很少,加強對皮革阻燃進行研究是十分必要的。深入研究皮革的燃燒過程、燃燒性能和阻燃機理,選擇或合成皮革適用的阻燃劑,設計并優化一整套的阻燃皮革制造工藝是我國皮革工作者面臨的一項新的挑戰。

            許多學者開展了對于皮革的燃燒性能的研究。由于制革工藝的復雜多變性,不同種類的革在制造過程中采用工藝不同,使用的化料也不一樣,得到的成革其纖維編織情況及所含各種化工材料的量千差萬別,這使得對皮革的燃燒性能作一個總體的客觀評價十分不易。從現有的研究看,我們只能說與大部分未加阻燃處理的高分子材料相比,皮革更不易燃燒。如MiltonBailey等人對鞋面材料阻燃性的研究表明,在空氣中其測試的革樣有焰燃燒的時間為0~1.2秒,陰燃時間為0~3.5秒,試樣燃燒長度僅為0~0.254cm。除此以外,他們對鞋面革的傳熱性能及皮鞋在火場的模擬實驗均表明了革相對優異的阻燃性能。而國內王志成等人的研究中未使用任何阻燃劑,厚度為0.170cm的革樣其氧指數達到30%,有焰燃燒的時間為6.24s,陰燃時間為77.99s,試樣燃燒長度僅為4.01cm。

            在國外,對皮革阻燃技術的研究和阻燃劑的開發開始得較早,早在1950年,美國皮革化學家協會就制定了ALCAmethodE50,這種方法類似于有機物的阻燃性能的垂直燃燒測試方法。用這種方法觀察記錄點燃試樣所需的時間、有焰燃燒時間、陰燃時間,燃燒長度及失重率,用以衡量皮革的阻燃性能。為了克服垂直燃燒法存在的結束點不明顯,操作條件不好統一,術語多等缺點,美國材料實驗學會也制定了皮革阻燃性能的氧指數測定法ASTMD2863-77來衡量材料的阻燃性能,這兩種方法被廣泛應用于皮革燃燒及阻燃皮革的研究中。美國辛辛那提大學的KadirDonmez等人就利用著兩種方法對采用不同加脂劑、阻燃劑和不同阻燃劑使用方法對皮革的阻燃性能的影響進行了研究。MiltonBailey等對比了作為某種鞋面革的阻燃情況。法國里昂皮革技術中心也曾對皮革的阻燃技術進行研究。

            國內現階段對皮革阻燃方面的研究還不多,特別是針對皮革專用的高效、無毒、無腐蝕、耐久性好,多功能的阻燃材料和工業化產品幾乎還是空白。已見報道的研究工作主要集中在對某些工段(復鞣、加脂、涂飾等)、不同皮化材料及阻燃劑對皮革阻燃性能的影響方面的考察,關于合成某種皮革阻燃劑或是得到成熟的阻燃皮革工藝的報道很少,對皮革阻燃機理的研究還未見報道。四川大學李立新等研制的新型阻燃性三聚氰胺樹脂鞣劑具有較好的阻燃效果,同時有良好的復鞣填充性能,是一種成功的皮革阻燃劑。煙臺皮革研究所利用幾種不含鹵素的化合物,采用濕態滲透和干態涂飾相結合的工藝,研制開發出的阻燃革阻燃性能達到了國際最高標準,而且是一種完全無害的”綠色”皮革產品,其生產成本僅僅比一般皮革高10%。

            迄今為止,世界上已經研制或生產了成千上萬種阻燃劑。對于皮革來說,它與其它的合成高分子材料有著本質的區別,選擇一種有效的皮革專用阻燃劑就顯得很復雜。參照當今國際阻燃技術的發展趨勢,結合制革生產的特殊性,優秀的皮革阻燃劑應滿足以下幾點:

            (1)阻燃劑的熱性質適應于皮革材料:阻燃劑的分解溫度應略小于皮革的分解溫度,以確保其阻燃效能。

            (2)阻燃效率高:為了減少阻燃劑的用量,盡量保持皮革的手感和物理機械性能,所以優秀的皮革阻燃劑要求有效阻燃成分的含量要盡量高。在這一方面,還要注重多種阻燃劑的協同阻燃作用,最大限度地加強阻燃劑的阻燃效率。

            (3)與皮革的吸附、結合性能好:我們希望其具有一定的耐水洗、干洗性能,最好本身具有一些活性基團,可以在皮纖維內結合而不易洗出。與皮革的相容性差的阻燃劑在皮革的制造和使用過程中易滲出,影響阻燃的耐久性和其它性能。

            (4)無毒性:為了確保阻燃劑在生產,應用過程中及革制品在使用過程中的安全,阻燃劑最好是無毒無害,對眼睛皮膚無刺激,燃燒分解產物毒性小。

            (5)產品成本低:關于成本,不僅要考慮阻燃劑的價格,還要綜合考察其對阻燃效率和在制革總的成本中所占的比重。

            現有的阻燃劑產品絕大多數是小分子無機物和有機物,主要為添加型,難溶于水,粒度大,不易滲透,與皮蛋白相容性差,結合不牢,不耐水洗,這些阻燃劑很難適應制革的濕操作過程。

            國外一些效果較好的阻燃劑的價格很高或者燃燒時有毒性。國內自主研究開發一系列專門針對皮革的高效、環保、耐久、多功能的阻燃劑已勢在必行。

            皮革阻燃技術要實現大的突破,皮革阻燃劑的研究開發和阻燃制革工藝的制定是關鍵。當今國際阻燃技術的發展趨勢對阻燃產品的性能要求越來越高。第一,要求阻燃劑本身無毒。第二,要求有復合功能的阻燃產品,既不要損害被阻燃物的原有性能,還要具有默寫特定的作用功能,如抗靜電、紫外屏蔽功能及良好的耐熱耐輻射功能等。第三,必須使用精確的表征各項性能的分析測試方法有效地評價產品的阻燃性,以便獲得最優化的配置方法。皮革阻燃技術要在此基礎上向前推進,其研究發展應重視以下幾點:

            (1)無鹵、無銻、低煙、低毒的環保高效型阻燃劑是皮革阻燃技術研究的方向。皮革制品多是與人們密切接觸的生產生活用品,對其無毒無害性的要求遠遠高于其它的阻燃材料。

            (2)納米技術在皮革阻燃劑上的應用。納米復合功能型阻燃劑是今后阻燃材料發展的一種新的途徑,可譽為阻燃技術的革命。由于納米粒子的表面效應、量子尺寸效應等,使得此類材料的耐熱性和阻燃性大為提高。這種有機/無機納米復合協同阻燃劑產品,不僅有可能達到很多使用場合要求的阻燃等級,而且能賦予聚合物基材優異的性能,如抗靜電、抗菌防霉,防紫外耐老化,分解有機毒物等。這些優點使這類材料具有廣闊和誘人的發展前景。

            (3)表面處理技術在皮革阻燃劑上的應用。合理的表面處理對改善某些阻燃劑,如氫氧化鎂、氫氧化鋁的使用性能極為重要。利用粉體技術和微膠囊技術對現有的無機或有機阻燃劑進行改性,可以有目的的改變粉體材料的表面能、表面潤濕能、電性、光性、吸附性和反應性等,應用于阻燃皮革的生產,不僅增強其阻燃性能,還可能賦予革耐磨擦、耐光等性能。

            (4)皮革阻燃工藝的設計及優化平衡。制革過程是復雜的,制革工藝又是多樣化的,皮革的阻燃性能是多種材料與阻燃劑協同作用的結果,受到工藝條件的影響。對各主要工序及材料對皮革阻燃性影響進行考察,平衡阻燃劑在制革不同工序中的應用工藝條件仍是皮革阻燃技術研究的重點。

            (5)建立完善的皮革阻燃性能表征方法和標準。必須盡快建立全面檢測皮革阻燃性能的測試表征及評價方法,并制定阻燃皮革及其制品的質量標準體系(國家標準或行業標準)。只有很好地評價皮革的阻燃性能,才能更好地為皮革阻燃材料的開發和阻燃工藝的優化提供依據。

            在國內,將阻燃技術應用于皮革工業是一個綜合技術創新過程,它集皮革阻燃機理的探討、阻燃材料的開發,清潔化阻燃制革工藝的制定、優化和推廣為一體。這是一個曲折的過程,但其廣闊的發展前景是不容質疑的。皮革阻燃技術的發展將賦予皮革更強的阻燃性能,拓展皮革的應用范圍,促進皮革工業向一個新的功能化方向的發展。

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