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            東莞市潮德阻燃材料有限公司

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            紡織品的阻燃機理及方法


            紡織品的阻燃按生產過程及阻燃劑的引入方法大致分為纖維的阻燃處理和織物的阻燃整理兩類。

            2、1纖維的阻燃處理

            2、1、1阻燃機理

            纖維的阻燃處理是對一些本身是可燃的原絲(如滌綸、棉綸、腈綸)加入某種阻燃劑,使其抑制燃燒過程中的游離基;或是改變纖維的熱分解過程,促進脫水炭化;有些則是使阻燃劑分解釋放出不燃氣體覆蓋在纖維表面,起隔絕空氣作用。

            2、1、2阻燃處理方法

            1提高成纖高聚物的熱穩定性

            (1)在成纖高聚物的大分子鏈中引入芳環或芳雜環,增加分子鏈的剛性、大分子鏈的密集程度和內聚力,然后將這種高熱穩定性的高聚物用濕法紡絲制成纖維。

            (2)通過纖維中線形大分子鏈間交聯反應變成三維交聯結構,阻止碳鏈斷裂,成為不收縮,不熔融的阻燃性纖維。

            (3)將纖維在200-300℃的空氣氧化爐中停留幾十分鐘或數小時使纖維大分子受熱后發生炭化,成為具有阻燃性的纖維。

            2、原絲阻燃改性

            (1)共聚法:在成纖高聚物的合成過程中,把含有磷、鹵、硫等阻燃元素的化合物作為共聚單體(反應型阻燃劑)引入到大分子鏈中,再把這種阻燃性強的物質加到纖維中。

            (2)共混法:與共聚法同屬原絲改性,是將阻燃劑加入紡絲熔體或紡制阻燃纖維的方法。

            (3)接枝改性:用放射熱、高能的電子束或化學引發劑使纖維(或織物)與乙烯基型的阻燃單體發生接枝共聚,是獲得有效而持久的阻燃改性方法。接枝阻燃改性纖維的阻燃性與接枝單體中阻燃元素的種類及接枝部位有關,接枝部位對阻燃效果的影響次序為:芯部接枝>均勻接枝>表面接枝。

            2、2織物的阻燃整理

            2、2、1阻燃機理

            1、覆蓋層理論:阻燃劑在高溫下能形成玻璃狀或穩定泡沫覆蓋層,具有隔熱、隔氧、阻止可燃氣體向外逸出,起到阻燃作用。

            2、不燃氣體理論:阻燃劑受熱分解出不燃氣體,將纖維素分解出來的可燃氣體濃度沖淡到燃燒下限以下。

            3、吸熱理論:阻燃劑在高溫下,發生吸熱反應,降低溫度阻止燃燒蔓延。此外,織物整理后能將熱量迅速傳出,致使纖維素達不到著火燃燒的溫度。

            4、化學反應論(催化脫水論):阻燃劑在高溫下,作為路易斯酸與纖維素發生反應,使纖維催化脫水炭化,減少可燃氣體的產生。

            2、2、2阻燃整理方法

            1、浸軋焙烘法:阻燃整理工藝中應用最廣的一種工藝。工藝流程為浸軋-預烘-焙烘-后處理。浸軋液一般由阻燃劑、催化劑、樹脂、潤濕劑和柔軟劑組成,配制成水溶液或乳液進行整理。

            2、浸漬-烘燥法:又稱吸盡法。是將織物在阻燃液中浸漬一定時間后,再干燥焙烘使阻燃液被纖維聚合體吸收。

            3、有機溶劑法:該法是使用非水溶性的阻燃劑,其優點是阻燃整理時的能耗低。但在實際操作中,要注意溶劑的毒性和燃燒性。

            4、涂布法:將阻燃劑混入樹脂內,靠樹脂的粘合作用使阻燃劑固著在織物上。根據機械設備的不同分為刮刀涂布法和澆鑄涂布法。

            3紡織品常用阻燃劑

            3、1按所含阻燃元素分類

            1、含鹵阻燃劑:熱解過程中,分解出捕獲傳遞燃燒自由基的X·及HX,HX能稀釋纖維裂解時產生的可燃氣體,或隔斷與空氣的接觸。

            2、含磷阻燃劑:燃燒過程中產生磷酸酐或磷酸,促使紡織品脫水炭化,阻止或減少可燃氣體產生。此外,磷酸酐在熱解時形成類似玻璃狀的熔融物覆蓋在織物上,促使其氧化生成二氧化碳,起到阻燃作用。

            3、含氮阻燃劑:氮的化合物能和纖維素作用,促進交鏈成炭,降低織物的分解溫度,產生的不燃氣體,起到稀釋可燃氣體的作用。

            3、2按阻燃織物的耐久程度分類

            1、非耐久性阻燃整理劑:暫時性阻燃整理劑。大部分為水溶性(或乳液)的無機鹽。處理時先將阻燃劑溶于水,織物經浸漬烘干即可使用;也有二浴浸軋的,第二浴用氨水或純堿,使金屬氧化物沉積在織物上。該法工藝簡單,價格較低,但織物的手感較差,洗滌后阻燃效果大幅度下降。

            2、半耐久性阻燃整理劑:其阻燃產品能耐1-10次溫和洗滌,但不耐高溫皂洗。該法有尿素-磷酸法(通常稱Banflam法)、磷酸尿酯法、磷酸銨-羥甲基氰銨-甲醋混合溶液法。

            3、耐久性阻燃整理劑:采用化學法在纖維內部表面進行聚合或縮合反應,形成不溶于水的聚合物,一般要求耐洗程度30次以上。該法主要有汽巴(CP)法和Proban法。CP法由瑞士汽巴-嘉基公司創造,該法加工工藝容易實施,阻燃效果顯著,缺點是織物強力損失較大,對服飾性能影響較大;Prban法由英國奧布賴-威爾遜有限公司創造,該法整理的織物,阻燃效果好,特別是處理后織物的手感與強力保持是任何其他整理方法所不可比擬的,但此法危險性較大,環境污染嚴重,推廣受到限制。--阻燃透明膠,阻燃透明涂層膠--

            4、我國紡織品的阻燃現狀

            我國紡織品阻燃技術的研究較歐美等國家起步晚,50年代才開展這一方面的研究,首先是從純綿織物不耐洗阻燃入手。60年代,開始研制耐洗的純棉阻燃織物。70年代,隨著合成技術的發展,紡織品種從純綿紡織品擴大到混紡纖維,合成纖維,紡織品的阻燃也從純棉紡織品的阻燃進入難度更大的混紡和合成纖維的阻燃,開發了可用于混紡纖維和合成纖維的阻燃劑。80年代,我國對紡織品阻燃研究進入了較快、較全面、較系統的發展,除紡織部門的研究單位和生產企業外,許多大專院校、科研單位和其它產業部門,同紡織部門一道,開展了紡織阻燃技術的研究,聯合開發了許多適合于純棉及化纖織物的阻燃劑及阻燃處理技術。目前阻燃技術的發展主要表現在以下幾個方面:

            4、1阻燃技術研究

            近年來,我國在紡織品阻燃技術的研究方面取得了較大進展。中國紡織科學研究院先后研制成功了丙綸阻燃母粒、抗燃燒抗靜電復合溶料、安全無毒的毛粘混紡阻燃產品等科研成果;上海紡織科學研究院也先后研制和開發了酚醛纖維、聚酰亞胺纖維、芳砜綸纖維、阻燃粘膠纖維、耐熱纖維等阻燃紡織品;上海合成纖維研究所、上海紡織研究院、中國紡織大學和山西煤化所、山西紡織研究院承擔的攻關項目"預氧絲阻燃織物的配制"通過鑒定;中國紡織大學研究的高阻燃粘膠纖維及其混紡織物,氧指數(LOI)達45-50;陜西省紡織科學研究所先后完成了"防火、防水、防霧棉蓋布整理工藝研究"、"防火棉布整理工藝研究"、"白磷-燒堿法防火劑的研究"、"維綸防火蓋布的研究"、"滌棉混紡織物阻燃抗熔整理及阻燃劑SF-28合成"、"防火、防水消防戰斗服(面料)研究"、"純棉多功能貼墻布"、"純棉二紡帆布及阻燃提花家具布"、"滌棉混紡織物阻燃產品開發"、"滌綸阻燃縫紉線研制"、"棉布C55/T45滌棉線阻燃整理"、"羊毛紡織品阻燃整理技術"等科研項目;遼寧撫順阻燃集團研制成功的抗強酸、耐腐蝕、抗氧化、耐蟲蛀、防靜電、不易磨損等一系列優良性能,且長久使用或經多次熨燙、日曬水洗,性能仍然不變的性阻燃纖維及其系列織物已開始全面上市,使我國成為世界上少數可以生產性阻燃產品的國家。此外,我國研制成功的以回收聚酯廢料瓶為主要原料,添加阻燃母粒共混紡絲,生產的阻燃短纖維,用作地毯、墻布等非織造布的原料,因價格低廉,原料充足,具有廣闊的市場前景和良好的社會效益;大連華陽與日本材田嫁接設備應用瑞士公司生產的T20型減量注射器,開發的母粒注射染色法,為有色阻燃織物開拓了極為廣闊的前景。

            4、2阻燃劑研究

            目前,我國已開發研制出一系列品種齊全、性能優異的新型阻燃劑。北京福姆斯有限公司生產的"驅火神"織物阻燃劑可用于棉麻等天然纖維素織物、毛呢絲絨、腈綸、滌綸、維綸等化纖制品及由上述纖維混紡的各類織物制品。北京昊天助劑廠的BR-1型阻燃劑,是滌綸織物阻燃整理劑,與日本阻燃劑TS-1屬同類產品,廣泛用于滌綸及滌棉交織紡織品(包括針織品、機織品)的阻燃整理,也可用于地毯等;BR-2型阻燃劑是溴系有機化合物及銻化合物的復配產品,產品在使用過程中在織物上有加白的作用;FR-45型阻燃劑又稱聚磷酸銨,用于纖維處理(棉纖維、醋酸纖維、粘膠纖維、聚酯纖維、滌棉纖維、錦綸等),氧指數可達31以上;PFE-1型阻燃劑由Br\,P\,Sb\,N多種元素組成,處理時浸噴均可,適用于毛麻棉織物、滌綸以及混紡交織品的阻燃處理,氧指數達50以上;FR-WA、WB型阻燃劑,是由F、Ti\,Br等多種化合物經化學反應與混配而成,低毒高效,用于純毛、純白織物、地毯的阻燃整理,氧指數達32以上。天津市合成材料工業研究所的FR-PG-PG-842高效阻燃劑,是以氮-磷為基礎的水溶性阻燃劑,并含有阻燃增效劑、滲透劑等,適用于天然纖維和合成纖維,如化纖織物、麻織物、毛織物、絲織物,并可用于牛皮紙及壁紙,處理后的阻燃裝飾布,氧指數可達30以上;PRPG-888阻燃劑是以無機聚合物為主劑并含有阻燃增效劑、滲透劑、穩定劑等多組份復合而成,可用于任何具有吸收性的織物,如棉布、化纖織物、麻織物、地毯、窗簾、裝飾布、無紡布,對木材、壁紙、墻紙等也有優良效果;FR-FT高效阻燃劑,使用多種含磷、含氮及含其它阻燃元素的化合物,通過化學反應導入具有特定極性官能團的高分子短鍵,使阻燃劑分子鍵合在棉紡織品的纖維素分子上或鍵合在化纖、合纖的大分子上,同時對高分子進行纏繞和包裹。因此,廣泛用于由棉、棉滌、羊毛、人造纖維和大多數合成纖維制成的各種窗簾、沙發面料、壁布、幕布、帷幕等裝飾紡織品阻燃處理或阻燃后處理。此外,吉林吉化集團公司研究所、山西省化纖所、遼寧省化工研究所也開發研制了一系列紡織品用阻燃劑。我國開發研制的紡織品用阻燃劑如純棉耐久性TLC-512、CFR-201,相當于瑞士PyrovatexCP;純棉耐久性阻燃劑THP相當于英國的Albright&WilsonProban;純滌棉阻燃劑FRC-1相當于美國的Mobil公司的Antiblaze19和19T。

            4、3紡織阻燃產品研究

            紡織阻燃產品研究是紡織阻燃技術發展的一個重要標志。我國在科研試制及投入工業化生產方面都取得了可喜成果。北京制呢廠生產的"蘭羽牌"緯編滌綸阻燃裝飾呢,是高級系列阻燃產品,經國家有關檢測中心及國際羊毛局英國檢測中心檢測,其阻燃性能及煙霧和毒性物,均符合標準的技術要求,產品花色品種豐富,適用于飛機、船舶、汽車內飾材料,也適于高級賓館、飯店、寫字樓、會議廳等高層建筑內裝修用;天津市仁立毛紡廠生產?quot;天馬牌"阻燃裝飾布1986年已用于民航用裝飾材料;燕山石化公司的燕山牌丙綸阻燃地毯,具有耐磨損、防起毛、耐酸堿、防蟲蛀、防霉、彈性好、強度高等性能外,還具有耐老化、阻燃性好、抗靜電等優點;周口店壁紙廠的"金巢牌"高級阻燃布基壁紙,能有效地阻隔火、煙對墻面的燃燒,氧指數可達30;公共安全專家部四川科研所經過兩年多的研究,成功研制出阻燃效果理想、物理性能良好的耐久性阻燃棉裝飾織物,皂洗五十次后,阻燃效果不變,氧指數大于32,手感好,各項指標達到GB8624-1997難燃材料B1級(窗簾幕布類紡織物材料)的規定,該所研究出的耐久性阻燃滌綸裝飾織物,皂洗五十次,阻燃效果不變,氧指數大于42,手感好,各項指標達到了GB8624-1997難燃材料B1級(窗簾幕布類紡織物材料)的規定,達到了國內外同類產品的先進水平。撫順阻燃集團開發的性阻燃系列織物,撫順腈綸廠開發的阻燃腈綸裝飾布、防護服,儀征化纖股份有限公司開發的阻燃聚酯均具有優異的阻燃性能及使用性能。

            4、4法律法規、規范管理

            阻燃技術的發展與法規、法令有著密切的關系,適時而可行的,有嚴格要求的法規對阻燃技術的發展有很大的推動作用。隨著紡織品阻燃技術的發展,各國都制定了相應的法規、阻燃標準及測試方法。如歐美等發達國家對高層建筑、民航、海運、醫院、影劇院、賓館飯店及特殊行業等部門使用的紡織品都制定了相應的規范、阻燃標準。我國80年代起開展此項工作,陜西省紡研所率先承擔了紡織總會下達的制定紡織品燃燒性能測試方法國家標準的研究項目,先后完成了"紡織品阻燃性能測試方法-垂直法、氧指數法、火焰蔓延性能測定","紡織品及燃燒性能詞匯表","紡織織物易點燃性能測試方法","紡織織物表面燃燒性能測試方法","鋪地材料紡織品燃燒性能-片劑法、輻射熱源法",這些標準經國家技術監督局審定,批準為國家標準,現已在全國范圍內貫徹實施。90年代開始,中國紡織科研院承擔制定了測試紡織品燃燒性能的試驗方法和產品標準13項,已由國家標準局批準公布。在制定阻燃紡織品測試標準和方法的同時,1995年公共安全專家部、內貿部和紡織總會聯合發出《關于積極推廣阻燃織物并加強生產經營監督管理工作的通知》,"對生產阻燃織物的廠家和經營單位、個人進行登記備案,對生產的阻燃產品,必須經國家檢測機構檢測合格方準出廠銷售。"紡織總會根據聯合通知的精神又發出通知,進一步提出了落實措施:

            1、統一阻燃裝飾織物的阻燃性能檢測方法和質量評定標準。裝飾織物阻燃性能統一采用GB5455-85《紡織織物阻燃性能測試垂直法》標準進行測試。裝飾織物阻燃性能分級評定分為A級(不燃),B1組(難燃),B2級(可燃),B3級(易燃,或稱不合格)四類。

            2、指定阻燃裝飾織物產品質量監督檢測機構。國家棉紡織產品質量監督檢測中心,國家棉印染產品質量檢測中心,具備阻燃織物產品質量性能檢測條件,經主管廳(局)、總會、總公司推薦和總會考核驗收合格后,由中國紡織總會確認為該地區阻燃織物產品質量檢測機構。

            3、推薦定點阻燃裝飾織物產品生產企業。凡經中國紡織總會指定阻燃裝飾織物產品質量監督檢測機構檢測合格的并具有一定生產規模的阻燃裝飾生產企業,由省、自治區、直轄市紡織(輕紡織)工業廳(局、總會、總公司)備案申報,由中國紡織總會負責確認。企業生產的阻燃裝飾織物產品:一是必須具有指定的阻燃裝飾織物質量檢測機構的檢測報告,產品檢測單位應相對固定,不可隨意變動;二是產品出廠必須具有詳細的產品說明書,標明生產企業名稱,阻燃性能,產品檢測機構,適用范圍等內容。

            5我國紡織品阻燃的發展趨勢

            5、1加強阻燃纖維的開發和研究

            目前,以對織物進行后整理而獲得具有阻燃性持久及賦予高性能、多功能等特點的阻燃紡織品及其加工工藝是阻燃纖維發展的方向和趨勢。但目前我國生產和使用最多的是阻燃整理織物,包括純棉、純滌綸、純毛、滌棉和各種混紡的耐久性阻燃織物和純棉、粘膠、純滌綸非耐久性洗滌阻燃織物,阻燃纖維織物的生產和使用量很少,年產量只有100噸左右。隨著人民生活與環境條件的不斷改善,人們對阻燃紡織品性能要求越來越高,應投入力量和資金加大阻燃纖維的開發。

            5、2加強阻燃紡織品多功能化的研究

            目前多數阻燃纖維或織物僅具有阻燃功能,不能滿足某些部門的特殊要求,如阻燃拒水、阻燃拒油、阻燃抗靜電,發展阻燃多功能產品勢在必行。如在生產方法上采用多種形式相結合,對阻燃纖維織物進行防水、拒油整理;采用阻燃纖維紗與導電纖維交織以生產抗靜電的阻燃纖維;利用阻燃纖維與高性能纖維進行混紡交織生產耐高溫織物;采用阻燃纖維與棉粘膠等纖維混紡以改善最終產品舒適性并降低成本等。

            5、3開發新型低毒低煙、無污染的阻燃劑

            生產阻燃聚丙烯纖維所選用的阻燃劑,是將溴系轉向磷氮體系阻燃劑及膨脹型阻燃劑,利用其與聚合物相容性好、用量少,熱穩定性高等特點,生產低煙、低毒無腐蝕且無滴落的阻燃聚丙烯纖維。生產阻燃腈綸所選用的阻燃劑將從鹵系轉向磷氮體系阻燃劑,纖維除具有阻燃特性外,還兼具抗靜電功能,這種具有"雙抗"功能的腈綸發煙低、毒性小,后序加工性能及使用性能良好。阻燃聚酰胺的發展方向是尋求持久高效、防滴落、毒性低、煙塵小,以及各項物理性能指標影響小的阻燃新品種,將從目前的溴系轉向磷系進而向氮系發展。阻燃聚酯的生產是向具有高附加值的纖維系列方向發展,選用的阻燃劑將由溴系轉向磷系化合物并增加其它復合功能,如抗靜電、低起球、抗菌易染色等。

            5、4制定法規標準、加大宣傳力度

            法律、法規的健全和完善,對推動阻燃紡織品的開發和推廣應用,對因紡織品易燃引起的火災事故的預防有著重要的實用價值。正確評價紡織品的阻燃性能,應以其使用場合的要求為準,按用途制訂標準。試驗方法的制定應以實際著火情況代替實驗室小型實驗為基準,這是紡織品阻燃標準的發展方向。此外,還應作好阻燃紡織品的宣傳工作,使人們正確認識它,將制定的紡織品阻燃防火法規標準運用到實際工作中去,使防火工作落到實處。

            5、5加強交流合作。

            阻燃紡織品的研究開發,生產和應用應視為系統工程,涉及行業廣泛,除紡織系統外,其它工業領域應配合支持。因此,應加強交流合作。目前,中國紡織科學研究院設立了"全國紡織阻燃技術協作網",現已吸收60多家成員單位,將科研、生產、經營、信息等單位組織在一起,及時交流國內外紡織品阻燃的法規、標準測試方法、最新科研成果,定期舉辦學術交流及編輯出版有關網員活動情況的"網訊",向go-vern-ment部門反映有關阻燃紡織品發展及應用的意見和建議。而國際間的交流合作,會促進我們學習和借鑒外國先進技術和經驗,縮短我國與發達國家的差距。

            6、結束語

            紡織品的使用是構成火災威脅的重要因素之一。采用阻燃化的方法對紡織品進行處理,是降低火災危險性的重要措施,適時可行。有嚴格要求的技術規范是保證其阻燃措施落實的重要手段。結合紡織品阻燃要求,開發、生產阻燃、低煙、性能優異的阻燃制品,加強消防安全監督管理,可從根本上預防紡織品的火災威脅,給人民生命財產安全提供安全保證。

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