近年來(lái)，世界各國(guó)因紡織品引起的火災(zāi)不斷增加。我國(guó)近十幾年來(lái)，平均每年發(fā)生的火災(zāi)起數(shù)為3萬(wàn)一4萬(wàn)起，死亡人數(shù)2千一3千人，火災(zāi)損失折款2億~3億元。1985年，哈爾濱天鵝飯店大火死亡10人，受傷7人，直接經(jīng)濟(jì)損失24.9萬(wàn)元;1994年克拉瑪依大火，死傷300多人，都是因紡織品燃燒引起的。
我國(guó)阻燃纖維的研究開(kāi)發(fā)起步于20世紀(jì)70年代，80年代至今，上海、吉林、山東、廣東、天津、四川、北京、江蘇等省市的一些科研單位、院校及企業(yè)相繼對(duì)阻燃纖維進(jìn)行了小試研究，滌綸和丙綸已形成批量生產(chǎn)能力，但阻燃纖維產(chǎn)品仍處在研究和試驗(yàn)階段。
l織物阻燃劑
目前所用的阻燃劑大多是磷、鹵素的有機(jī)物或有機(jī)物加無(wú)機(jī)物，個(gè)別的用高分子物質(zhì)，如環(huán)狀芳香族磷酸醋、經(jīng)乙基四澳雙酚A(滌綸);氯化聚丙烯、六嗅
環(huán)癸烷、乙二酸(五澳苯)酉旨、磷酸三澳苯酷一氯化石蠟、六氯環(huán)戊二烯的二聚物等(丙綸);含增效劑的鹵化物體系、有機(jī)磷化物(錦綸);氯乙烯、偏二氯乙烯、澳乙烯、五氧化二銻等(睛綸)及苯氧基磷睛、唆嗡磷酸醋(粘膠)等。
1.1阻燃機(jī)理
阻燃劑與燃燒有著密切的關(guān)系。最新的觀點(diǎn)認(rèn)為燃燒有四要素—燃料、熱源、氧、鏈反應(yīng)。而通常織物燃燒又分為三個(gè)階段，即熱分解、熱引燃(自燃)、熱點(diǎn)燃(燃燒傳播)。對(duì)不同的燃燒階段的四要素采用相應(yīng)的阻燃劑加以抵制，就形成了各種各樣的阻燃機(jī)理及中斷相阻燃機(jī)理。
不同的阻燃機(jī)理產(chǎn)生出不同類(lèi)型的阻燃劑。而不論何種阻燃劑，它的阻燃機(jī)理總要設(shè)法使織物纖維制品經(jīng)阻燃處理之后，可能提高其氧指數(shù)才是目的。換言之，就是使織物燃燒的臨界條件不易達(dá)到而實(shí)現(xiàn)阻燃的效果。其中，氧指數(shù)是一個(gè)重要的參數(shù)，氧指數(shù)越高，阻燃效果越好。通常氧指數(shù)不應(yīng)小于28，公安部天津消防研究所已研制出氧指數(shù)達(dá)到90的阻燃劑。
1.2阻燃劑的分類(lèi)
機(jī)阻燃劑主要在凝聚相起作用;含鹵的阻燃劑主要在氣相產(chǎn)生作用;很多的有機(jī)磷阻燃劑既在凝聚相起作用，又有中斷熱交換的
劑的進(jìn)展作一簡(jiǎn)述。
(l)含鹵阻燃劑。有機(jī)阻燃劑:含鹵有機(jī)阻燃劑的阻燃作用是通過(guò)在一定的高溫下產(chǎn)生比空氣重的鹵化氫，沉積在燃燒物的外層，稀釋了周?chē)目諝猓艚^新鮮空氣，使燃燒物窒息，同時(shí)鹵化氫還可以捕捉氫氧自由基，從而使火焰減少。
通常只采用含嗅或含氯的化合物，美國(guó)的FMC公司生產(chǎn)的Kronitex46O苯基磷酸醋，加人到PMT和PET纖維中去，分別顯示了良好的加工性能及熱穩(wěn)定性。氯系阻燃劑比澳系阻燃劑的阻燃效果差得多。這是由于C一CI鍵能(674卡/克分子)比C一Br鍵能(544卡/克分子)大的多，不易產(chǎn)生游離氯的緣故。目前，氯系阻燃劑多與無(wú)機(jī)阻燃劑協(xié)同使用，如美國(guó)Qxchem公司用鋅一鐵化合物代替三氧化銻作DechloramPlush的協(xié)同劑用在尼龍上，取得了非常好的效果。
含鹵阻燃劑由于在由火引起的煙霧中含有鹵酸，可能有導(dǎo)致單純由火所不能引起的電路系統(tǒng)開(kāi)關(guān)和其他金屬物件的腐蝕。對(duì)人體呼吸道和其他器官的危害更是嚴(yán)重，正趨于淘汰。
無(wú)機(jī)阻燃劑:無(wú)機(jī)阻燃劑的主要作用是吸熱作用，其主要優(yōu)勢(shì)就是價(jià)格便宜。無(wú)機(jī)阻燃劑的發(fā)展趨勢(shì)是提供更優(yōu)質(zhì)的產(chǎn)品，一方面向精細(xì)、超精細(xì)顆粒發(fā)展，另一方面是向改善尺寸分布方面發(fā)展。Lonza公司通過(guò)從鎂硅鹽水中制備Mg(OH)2得到直徑7拌m一10拌m顆粒。而對(duì)鋅、硼類(lèi)阻燃劑，美國(guó)Humphony化工公司把硼酸鋅同鑰化合物相混合，阻燃效果更佳。
(2)有機(jī)磷阻燃劑。有機(jī)磷阻燃劑的機(jī)理同無(wú)機(jī)磷阻燃機(jī)理相同。但由于對(duì)織物材料的結(jié)構(gòu)及物理性能影響比較小而大放異彩。并且，有機(jī)磷阻燃劑所具有的諸如流動(dòng)性強(qiáng)、發(fā)煙量大、易于水解和熱穩(wěn)定性差等缺點(diǎn)也逐漸得到克服。有機(jī)磷阻燃劑主要包括鹵磷系和非含鹵磷系。
含鹵磷酸醋:由于同時(shí)含有鹵素和磷兩類(lèi)元素，使阻燃劑在氣相和凝聚相同時(shí)發(fā)揮作用，阻燃效果非常理想，含鹵磷酸醋具有揮發(fā)性低、無(wú)色、無(wú)嗅、耐水解性等優(yōu)點(diǎn)，但耐熱性
對(duì)于熱穩(wěn)定性的改進(jìn)，美國(guó)AKZO公司研制成功一種新型的澳代磷酸酷產(chǎn)品—Fyrol，這種阻燃劑是由五嗅二苯氧化物與苯基磷酸醋混合制成，含澳50腸，可提供極好的熱穩(wěn)定性和抗焦性。
含鹵磷酸醋:由于含鹵磷酸醋化合物所引起的環(huán)境影響，導(dǎo)致人們的研究逐漸向非含鹵磷酸醋轉(zhuǎn)移。例如美國(guó)Monanto公司開(kāi)發(fā)出的新產(chǎn)品磷酸芳基烷
醋，Santieizer2148，是一種低煙增塑劑，可以用于PVC汽車(chē)座墊、織物、墻壁涂層、家具等的阻燃劑。跟普通的芳香型增塑劑(如TPP)相比，Santieizer2148是一種更有效的消煙阻燃劑。另外，它還有著比以往產(chǎn)品的烷基、芳基化合物更高的熱穩(wěn)定性。原有的含鹵有機(jī)物的阻燃領(lǐng)域正在被無(wú)鹵有機(jī)磷化合物所占據(jù)。
無(wú)鹵有機(jī)磷阻燃劑另一個(gè)特點(diǎn)就是磷、氮協(xié)同作用和最好的發(fā)泡成碳系統(tǒng)。綜合上述條件看，有機(jī)含鹵阻燃劑是逐漸處于劣勢(shì)，而應(yīng)用于織物阻燃的非含鹵有機(jī)磷酸醋類(lèi)的性能是比較優(yōu)良的，處于主導(dǎo)地位。
2阻燃劑的應(yīng)用
2.1棉織物的阻燃整理
棉織物的阻燃整理發(fā)展很快，目前國(guó)內(nèi)比較成熟，阻燃劑基本可以自給，可以工業(yè)化生產(chǎn)。純棉耐久性阻燃整理大體有下列三種方法:
(1)Proban/氨熏工藝，Proban法是英國(guó)WIISon公司首先用于工業(yè)化生產(chǎn)，傳統(tǒng)的Proban法是阻燃劑THPC(四輕甲基氯化仿)浸軋后烘焙工藝，改良的工
藝流程為:浸軋阻燃整理一烘干~氨熏~氧化~水洗~烘干。國(guó)內(nèi)已有北京光華、江陰印染廠、鞍山棉紡印染廠等引進(jìn)國(guó)外的助劑和設(shè)備進(jìn)行生產(chǎn)。這是目前公認(rèn)的阻燃效果好、織物降強(qiáng)小、手感影響少的工藝。但由于設(shè)備問(wèn)題限制了其推廣。
(2)pyrovatexCP整理工藝。國(guó)內(nèi)已有上海農(nóng)藥廠、常州化工研究所、天津
(3)純棉暫時(shí)性、半耐久性阻燃整理—電熱毯、墻布、沙發(fā)布等織物的阻燃耐洗次數(shù)要求不是很高，這類(lèi)產(chǎn)品做暫時(shí)性或半耐久性阻燃整理即可。即能耐1一15次溫和洗滌，但不耐皂洗。主要有硼砂一硼酸工藝、磷酸氫二錢(qián)工藝、磷酞胺工藝、雙氰胺工藝等。
上述工藝應(yīng)用在純棉織物上工業(yè)化生產(chǎn)的不多。青島大學(xué)紡織服裝學(xué)院的SFR一203屬半耐久性阻燃整理劑。
2.2毛織物的阻燃整理
羊毛具有較高的回潮率和含氨量，故有較好的天然阻燃性，但若要求更高的標(biāo)準(zhǔn)，則需進(jìn)行阻燃整理。最早的羊毛阻燃整理是采用硼砂、硼酸溶液浸漬法，產(chǎn)品用于飛機(jī)上的裝飾用布。這種方法阻燃效果良好，但不耐水洗。20世紀(jì)60年代后采用THPC處理，耐洗性較好，但工序繁復(fù)，手感粗糙，失去了毛織物的品格。國(guó)際羊毛局研究的方法是采用欽、錯(cuò)和輕基酸的絡(luò)合物對(duì)羊毛織物整理，獲得滿(mǎn)意的阻燃效果，且不影響羊毛的手感，故得到普遍采用。主要有欽、錯(cuò)、鎢等金屬絡(luò)合整理劑。20世紀(jì)80年代后期以來(lái)，國(guó)內(nèi)有幾個(gè)單位研究開(kāi)發(fā)毛用阻燃劑及整理工藝，獲得了滿(mǎn)意的結(jié)果。天津合成材料研究所研制了復(fù)合型WFR一866系列阻燃劑，一種為WFR一866F(以氟的絡(luò)合物為主要成分)，一種為WFR一866B(以含嗅經(jīng)基酸為主要成分)。天津仁立毛紡廠、北京制呢廠、北京毛紡廠均采用鹵系阻燃劑處理精、粗紡產(chǎn)品。青島大學(xué)紡織服裝學(xué)院研制了SFW系列毛用阻燃劑，與濟(jì)寧毛紡廠、濰坊第二毛紡廠合作開(kāi)發(fā)純毛阻燃產(chǎn)品，產(chǎn)品阻燃性能達(dá)到和超過(guò)了國(guó)內(nèi)外同類(lèi)產(chǎn)品水平。
目前，純毛阻燃織物主要應(yīng)用于飛機(jī)艙內(nèi)、高級(jí)賓館等地毯、窗簾、貼墻材料及軍隊(duì)校官以上軍服。
2.3滌綸織物的阻燃整理
滌綸織物的阻燃整理到目前為止，還沒(méi)有找到一種
國(guó)莫倍爾公司(Mobilehemeo)推出一種Antiblaze19T阻燃劑，適于100%滌綸織物，效果較好，毒性不大。國(guó)內(nèi)常州化工研究所研制的FRC一1即屬同類(lèi)產(chǎn)品，常
州針織總廠、上海針織廠用該阻燃劑生產(chǎn)純滌綸針織品。此外對(duì)含澳、銻化合物的整理劑如十澳聯(lián)苯醚、六嗅環(huán)十二烷、三氧化二銻、五氧化二銻等都進(jìn)行了研
究。在工作液中添加粘合劑，將阻燃劑粘合于織物上。但總的來(lái)說(shuō)，整理織物阻燃性尚可，但手感硬，有白霜、色變等現(xiàn)象，整理液的穩(wěn)定性也不好。主要原因是阻燃劑粒度大，易聚沉，且對(duì)纖維吸附性差。據(jù)國(guó)外介紹，粒子大小在15nm一Zonm，則阻燃效果可提高3倍，手感柔軟，耐洗性也好。
國(guó)內(nèi)目前對(duì)滌綸織物進(jìn)行研究的有:常州化工研究所、常州針織總廠、常熟緯編總廠、遼寧市經(jīng)編廠、中國(guó)紡織大學(xué)、青島大學(xué)紡織服裝學(xué)院、石家莊紡織經(jīng)編廠等。
2.4錦綸織物的阻燃整理
用于其它纖維的磷、鹵阻燃劑作為尼龍阻燃劑，效果不理想。河北大學(xué)用輕甲基脈樹(shù)脂處理運(yùn)輸帶用尼龍布，效果較好。青島大學(xué)紡織服裝學(xué)院用含硫、澳、銻的化合物對(duì)尼龍塔夫綢進(jìn)行阻燃涂層整理，獲得較好效果。
2.5睛綸織物的阻燃整理
睛綸比滌綸、錦綸更易燃燒，氧指數(shù)僅為18一18.5，是一種易燃燒纖維。青島大學(xué)紡織服裝學(xué)院研究開(kāi)發(fā)了睛綸剪絨裝飾織物用系列阻燃劑，對(duì)絨面織物背面阻燃涂層，產(chǎn)品的氧指數(shù)達(dá)29以上，炭長(zhǎng)8。m以下，基本無(wú)繼燃、陰燃，所研制的睛綸剪絨裝飾布可用于汽車(chē)、飛機(jī)、賓館及家庭的沙發(fā)布、裝飾布等。
2.6滌/棉混紡織物的阻燃整理
滌/棉混紡織物的用量很大，其阻燃產(chǎn)品的研究也就相當(dāng)活躍。滌綸和棉織品因是兩種纖維，燃燒性能不同，同時(shí)混紡后使燃燒過(guò)程變得更為復(fù)雜。棉纖維燃燒后炭化，而滌綸燃燒時(shí)熔融滴落，由于棉纖維成為支持體，能使熔融纖維集聚，并阻止它滴落，使
3織物阻燃劑科學(xué)的展望
阻燃劑科學(xué)是一門(mén)新興的學(xué)科，但隨著工業(yè)技術(shù)發(fā)展的不斷進(jìn)步，國(guó)內(nèi)外對(duì)阻燃劑工業(yè)的需要和要求已經(jīng)越來(lái)越高。發(fā)達(dá)國(guó)家對(duì)阻燃劑工業(yè)相當(dāng)重視，新的阻燃劑層出不窮。相比之下，我國(guó)的阻燃劑工業(yè)在開(kāi)發(fā)新產(chǎn)品方面有待于進(jìn)一步提高，大部分都停留在仿制國(guó)外產(chǎn)品階段。現(xiàn)在中國(guó)科技大學(xué)國(guó)家火災(zāi)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室也初具規(guī)模，正在積極開(kāi)展新一代的阻燃劑的研究工作。
很明顯，隨著加工設(shè)備的改進(jìn)以及研究力量的日益增強(qiáng)，人們對(duì)阻燃劑的各項(xiàng)性能要求越來(lái)越高。綜合說(shuō)來(lái)，今后阻燃劑的發(fā)展大致有以下幾種趨勢(shì):
(1)開(kāi)發(fā)高效、無(wú)毒、對(duì)材料性能影響小的阻燃劑。從而趨向反應(yīng)型阻燃劑的開(kāi)發(fā)以及具有良好的相溶性的添加型阻燃劑的開(kāi)發(fā)。
(2)開(kāi)發(fā)具有協(xié)同作用的阻燃劑，如磷、氮、嗅在分子或分子間的結(jié)合。
(3)具有不同應(yīng)用范圍的系列阻燃劑的開(kāi)發(fā)。
今后阻燃紡織品的發(fā)展趨勢(shì)將因近年的幾場(chǎng)特大火災(zāi)而得到推動(dòng)，方法不外是開(kāi)發(fā)阻燃纖維及織物阻燃整理兩個(gè)方面。阻燃滌綸已在廣東建成一廠，淄博也在籌建。織物阻燃整理關(guān)鍵在于開(kāi)發(fā)適用于滌/棉混紡，錦綸、睛綸織物的阻燃劑和加工方法必然是今后研究的重點(diǎn)。
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