防火布阻燃整理技术的应用与进展

3.2纺织品阻燃整理技术的应用

3.2.1棉织物的阻燃整理          

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在各种纺织材料中,棉是具有燃烧危险性的一种,它的含氧指数只有18,不仅燃烧速度快,而且具有很大的助燃性。加上棉织物又是纺织品中应用最广泛的一种,因此棉织物的阻燃整理研究进行得比较早,目前发展得也比较成熟。传统棉织物的阻燃性主要是通过织物浸轧阻燃剂,使阻燃剂均匀地渗透到纤维内部,并且与纤维发生化学反应而牢牢地附着在纤维上。阻燃织物的阻燃剂遇到高温或高热以后,能快速产生阻滞燃烧过程中OH基团所反应的气体,以降低释放出的热能,致使燃烧不能继续发展,从而使织物产生阻燃的积极作用。其工艺简单,成本较低,并能获得良好的、耐久的阻燃效果。近年来,随着阻燃整理技术的不断进步与发展,以及为了满足市场对于阻燃棉织物越来越高的要求,对棉织物的阻燃整理也逐渐探索出了各种新型的阻燃整理技术,如:纳米阻燃技术、催化阻燃技术、绿色阻燃技术、微胶囊阻燃技术、复配阻燃技术等。

3.2.2羊毛织物的阻燃整理

羊毛是物理、化学结构均较为复杂的天然蛋白质纤维。其手感柔软、质地坚牢,有良好的弹性和保暖性,光泽自然、柔和。在建筑、服用、家纺等领域应用十分广泛。这就对其后整理提出了更高的要求。羊毛极限氧指数约为25左右,闪点为570～600℃,最高燃烧温度为680℃,为天然难燃纤维。其燃烧时不会熔化或滴落,所产生的泡沫灰烬具有良好的绝缘性。羊毛回潮率较高为15%,相对湿度为60%,含氮15%～16%,含硫3%～4%,还含有6%～7%的氢。高的含氮量决定了其本身具有较好的阻燃特性,若再对其进行阻燃整理,则可开发出更高性能的产品。羊毛纤维的阻燃整理最初是利用无机硼酸、磷酸及其盐。这种整理方法为非耐久性整理,不耐水洗,抗菌除臭布仅用于剧院的帷幕等;后来利用改性的四羟甲基氯化磷(THPC)及其衍生物、氨基磺酸盐对羊毛进行阻燃整理,可达半永久水平;此后又发展到利用钛、锆的氟络合物、羧酸络合物处理羊毛,此法可达永久水平。近年来为了满足更高要求,又开发出羊毛与其他耐燃纤维混纺的耐高温织物。

3.2.3涤纶织物的阻燃整理

涤纶是各种合成纤维中发展最快、产量最高、应用范围最广的一种合成纤维,其纤维纺织品大量用于衣料、窗帘、幕布、床上用品、室内装饰及各种特殊材料。涤纶的极限氧指数在21左右,随着涤纶纤维织物的广泛应用,其火灾的潜在危险也日益突出。

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我国从20世纪80年代初开始进行防皱免烫面料阻燃涤纶的研究工作,大体可分为三个阶段:第一阶段利用含溴共聚单体与聚酯单体进行三元共聚;第二阶段是80年代中期,辽阳石化研究院利用美国大湖公司提供的十溴联苯醚为主的阻燃剂,生产共混型阻燃切片。但这两种方法都由于种种原因没能继续工业化生产;第三阶段是80年代后期开始,国内纺织高等院校开始介入阻燃涤纶研究,对该项工作的进展起到了很大的推动作用,使这一研究领域,从产品到理论都有较大的进展。按生产过程和阻燃剂的引入方式,涤纶的阻燃改性方法可归纳为以下五种:(1)在酯交换或缩聚阶段加入反应型阻燃剂进行共缩聚;(2)在熔融纺丝前向熔体中加入添加型阻燃剂;(3)以普通聚酯与含有阻燃成分的聚酯进行复合纺丝;(4)反应型阻燃剂在涤纶或织物上进行接枝共聚;(5)涤纶织物进行阻燃后处理。用于生产阻燃涤纶织物的有机阻燃剂多为卤系和磷系阻燃剂,目前卤系阻燃剂的使用占大多数。随着人们对火灾和阻燃材料研究的深入以及环保意识的增强,特别是自上世纪90年代以来,具有低烟、低毒的磷系阻燃剂受到普遍重视。虽然磷系阻燃剂在使用过程中不会产生有毒物质,但是阻燃剂的各种中间体及生产过程都具有一定的毒性,人们也将逐渐重视硅系阻燃剂及其他无机阻燃剂的研究与应用。无机阻燃剂具有无烟、无毒、无腐蚀性、安全和廉价等优点,如硼酸、云母、陶瓷和碳黑等无机物也可用于涤纶的阻燃改性。

3.2.4涤棉混纺织物的阻燃整理

涤棉织物是当今用途非常广泛的织物之一,较多的用于防护服和室内装饰,需要较高的阻燃性能。涤棉混纺织物的燃烧性并不等于涤棉各纤维组分燃烧性的相加。涤棉织物在燃烧过程中,熔融的涤纶组分覆盖在热解的棉纤维(碳状)表面。而热解棉的碳状态架构阻止了涤纶纤维的热收缩,因而不会自动滴落脱离燃烧的热源。实际上,纤维状的碳状焦碳不仅支托了熔融的涤纶,还会把熔融的涤纶体芯吸到燃烧的热源中,增加了着火区中燃料的供应,这种现象人们称之为“支架”效应。正是这种“支架”作用,使涤棉混纺织物的燃烧性远比人们预想的要强烈得多。尽管国内外对涤棉混纺织物的燃烧性和阻燃整理已经做了大量研究,但迄今为止尚未研制出理想的涤棉织物耐久阻燃整理剂。

从棉织物洗涤和棉组分裂解后产生的诱导效应;二是两种组分各自采用两种不同组分的阻燃剂,阻燃工作服这两种阻燃剂互不干扰,有协同效应。至少这两种阻燃剂不会产生热迁移作用。

目前主要是采用浸轧焙烘的后整理方法使涤棉织物获得阻燃性能。

3.2.5其他合成纤维的阻燃整理

国内对阻燃锦纶的研究起始于70年代,开发与发展也比较缓慢。这主要是因为锦纶大分子中酰胺较活跃,易与阻燃剂在熔融状态下发生化学反应。并且在高温下许多添加剂所产生的卤化氢又能使锦纶大分子降解,使熔体粘度下降,致使许多用于制造阻燃纤维的阻燃剂都不能使用。目前,国内用于生产阻燃锦纶比较好的阻燃剂是山西化纤所生产的NF-8702型锦纶阻燃剂。阻燃锦纶的生产以共混为主,采用的阻燃剂主要是含增效剂的卤化物体系和有机磷系。阻燃聚丙烯腈的生产方法以共聚法为主。共聚的阻燃单体多选用氯乙烯或偏二氯乙烯,其含量一般在32%～36%范围内。若超过40%,会使聚合物光热稳定性下降和纺丝性能恶化。聚合方法有溶液聚合和水相聚合两种。水相聚合因适宜大规模的生产而较多被采用。我国对阻燃腈纶进行研制的单位很多,所生产的阻燃剂腈纶极限氧指数在27以上但均未达到大规模生产。