阻燃纖維與阻燃紡織品的原理及生產(chǎn)過(guò)程研究發(fā)展詳細(xì)解說(shuō)
阻燃纖維是一種具有阻燃抗熔滴性能的高技術(shù)纖維新材料。該產(chǎn)品采用的是溶膠凝膠技術(shù)，使無(wú)機(jī)高分子阻燃劑在粘膠纖維有機(jī)大分子中以納米狀態(tài)或以互穿網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)存在，既保證了纖維優(yōu)良的物理性能，又實(shí)現(xiàn)了低煙、無(wú)毒、無(wú)異味、不熔融滴落等特性。近些年來(lái)世界各地因紡織品引起的火災(zāi)不斷增加，我國(guó)因紡織品引起火災(zāi)而帶來(lái)的損失也不小，因此，幾十年來(lái)世界各地對(duì)阻燃纖維的研究從未停止過(guò)。我國(guó)阻燃纖維起步于20世紀(jì)50、60年代，到了20世紀(jì)80年代才進(jìn)入了新的發(fā)展時(shí)期，但總體說(shuō)來(lái)，阻燃纖維產(chǎn)品仍處在研究階段。
1世界對(duì)阻燃纖維及其紡織品的研究
1．1阻燃纖維生產(chǎn)技術(shù)現(xiàn)狀
阻燃劑的使用是使棉、毛纖維等纖維在經(jīng)過(guò)阻燃整理后具有阻燃的性能，而阻燃滌綸、阻燃芳綸、阻燃腈綸等纖維即合成纖維在阻燃性方面的研究是合成纖維阻燃改性研究。合成纖維阻燃改性主要有聚丙烯纖維的阻燃改性、聚酰胺纖維的阻燃改性、聚丙烯腈纖維的阻燃改性和聚酯纖維的阻燃改性。芳綸阻燃纖維屬于芳香族聚酰胺類，為聚間苯二甲酰間苯二胺纖維。芳綸阻燃纖維產(chǎn)品具有柔軟的手感，良好的蓬松性、懸垂性、吸濕透氣性和較高的強(qiáng)力、耐磨性、懸垂性、良好的布面光潔度、色牢度，以及遇火炭化不融滴等優(yōu)良特性，從而滿足高中檔阻燃服裝、裝飾面料的質(zhì)量要求。
1．2合成纖維阻燃技術(shù)及市場(chǎng)發(fā)展
A、硅系阻燃體系
硅系列阻燃改性新方法包括有機(jī)硅系阻燃劑以及無(wú)機(jī)硅系阻燃劑，有機(jī)硅系阻燃劑主要為硅氧烷類化合物，例如采用硅系樹脂型阻燃劑的阻燃聚丙烯腈纖維，具有燃燒時(shí)無(wú)有毒氣體生成，且不熔融滴落等優(yōu)點(diǎn)。目前無(wú)機(jī)硅系阻燃劑主要采用聚酰胺／無(wú)機(jī)粘土納米復(fù)合材料的形式。國(guó)外也已經(jīng)研究在聚酯聚合過(guò)程中或紡絲熔體中加入納米層硅酸鹽材料來(lái)改性聚酯材料的物理機(jī)械性能以及燃燒性能等。國(guó)內(nèi)中科院化學(xué)研究所也已開展了這方面的研究工作，并取得了一定的成就。
無(wú)機(jī)阻燃劑的超細(xì)化已成為當(dāng)今阻燃技術(shù)開發(fā)的一個(gè)熱點(diǎn)。采用物理或化學(xué)方法將固體阻燃劑分散成為l～100nm大小微粒的方法，稱為納米阻燃技術(shù)。物理方法有蒸發(fā)冷凝法、機(jī)械破碎法；化學(xué)方法有氣相反應(yīng)法、液相法。例如使三氧化二銻穿過(guò)等離子弧的尾氣反應(yīng)蒸發(fā)區(qū)蒸發(fā)，然后進(jìn)入冷凝室進(jìn)行急冷，就能得到0．275nm的三氧化二銻粒子。阻燃劑超細(xì)化處理技術(shù)，不僅可以提高阻燃效率，降低阻燃劑用量，而且對(duì)于改善阻燃劑的發(fā)煙性、耐候性和著色性都會(huì)產(chǎn)生很大的影響。近年來(lái)，國(guó)外開發(fā)的膠體三氧化二銻具有粒徑較小(小于100nm)、易分散、著色強(qiáng)度低等特點(diǎn)，在阻燃纖維的實(shí)際應(yīng)用中取得了較好的效果。
B、微膠囊技術(shù)
膠囊技術(shù)就是把阻燃劑微粒包裹起來(lái)，例如用硅烷、鈦酸酯對(duì)氫氧化鋁、氫氧化鎂進(jìn)行表面處理；或者將阻燃劑吸附在無(wú)機(jī)物載體的空隙中，形成蜂窩狀微膠囊阻燃劑，這樣可以改善阻燃劑與聚合物的相容性。硅烷分子、鈦酸酯分子在氫氧化鋁、氫氧化鎂顆粒表面形成“分子膜層”，在阻燃劑與聚合物之間塔起了“橋鍵”；采用硅酸鹽、有機(jī)硅樹脂，可以使易熱分解的有機(jī)阻燃劑被很好地保護(hù)起來(lái)，從而有效地改善阻燃劑的熱穩(wěn)定性。國(guó)內(nèi)外對(duì)紅磷、聚磷酸銨等阻燃劑的微膠囊化作了大量的研究，微膠囊化的紅磷與聚酰胺共混紡絲也能獲得具有自熄性能的阻燃聚酰胺纖維，微膠囊化的聚磷酸銨也可用于聚丙烯纖維的阻燃。
C、復(fù)配技術(shù)
在對(duì)材料進(jìn)行阻燃處理過(guò)程中，發(fā)現(xiàn)某些阻燃劑同時(shí)使用會(huì)取得很好的協(xié)同效應(yīng)，獲得更理想的阻燃效果。例如磷加鹵、銻加鹵、磷加氮、磷加結(jié)晶水化合物等，這種復(fù)配方法稱為復(fù)配技術(shù)。鹵素磷信硅化合物的復(fù)配應(yīng)用，其阻燃效果更為理想，鹵素、磷和硅具有阻燃協(xié)同效應(yīng)。高溫下，鹵素、磷促進(jìn)炭的生成，硅增加這些炭層的熱穩(wěn)定性，并且用硅氧烷代替硅烷時(shí)，磷稚兩元素的阻燃協(xié)同作用得到了進(jìn)一步的加強(qiáng)。
D、合纖阻燃發(fā)展方向
合成纖維阻燃技術(shù)的發(fā)展應(yīng)向多功能化方向發(fā)展，在提高阻燃效率的同時(shí)，使纖維同時(shí)具有其它方面性能，例如阻燃常溫易染聚酯纖維等；提高阻燃劑在纖維中的相容性和混和均勻性；新型阻燃體系在纖維阻燃改性中的應(yīng)用等，使得阻燃纖維產(chǎn)業(yè)化的市場(chǎng)前景將十分廣闊。
E、功能復(fù)合化
阻燃劑的功能復(fù)合化正在成為一種新的發(fā)展趨勢(shì)，現(xiàn)在世界各國(guó)正在開發(fā)具有雙功能和多功能的阻燃劑。以期通過(guò)加入一種復(fù)合材料就可以起到阻燃抗靜電性或阻燃易染色性、阻燃抗菌性的雙功能和多功能性，例如采用抗靜電阻燃劑與聚酯切片共混紡絲的方法制備了抗靜電阻燃聚酯纖維。目前，歐美與日本等國(guó)家已生產(chǎn)出了氫氧化鋁、二氧化硅、硼酸鋅等具有阻燃、抑煙功能的無(wú)機(jī)物與三氧化二銻的無(wú)機(jī)復(fù)合型阻燃劑。用氟化物對(duì)阻燃纖維進(jìn)行處理不僅有助于纖維的阻燃持久性，而且可以有效地改善纖維的防水性能。
1．3國(guó)內(nèi)外公司研究阻燃纖維與紡織品進(jìn)展情況
A、國(guó)內(nèi)外的阻燃技術(shù)發(fā)展
現(xiàn)在國(guó)內(nèi)外市場(chǎng)上阻燃纖維已有幾十個(gè)品種，傳統(tǒng)加工的阻燃纖維主要是阻燃滌綸，阻燃腈綸，阻燃維綸。隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，各國(guó)新近開發(fā)生產(chǎn)了多種阻燃纖維，如聚間苯二甲酰間苯二胺纖維、聚酰胺一酰亞胺纖維、聚酰亞胺2080纖維、雜環(huán)聚合物聚苯并咪唑纖維(PIM2080)、酚醛纖維。這些特種阻燃纖維的阻燃效果都比較好，在工業(yè)及特殊領(lǐng)域有很大的用途。
B、美國(guó)杜邦公司
阻燃紡織品中以美國(guó)杜邦公司上世紀(jì)60年代生產(chǎn)的Nomex最為著名。隨著該纖維的廣泛應(yīng)用，杜邦公司又相繼開發(fā)了一系列改進(jìn)的Nomex產(chǎn)品，其中以NomexlIIA的應(yīng)用最為廣泛，其組成為93％Nomex、5％Kevlar和2％抗靜電纖維。
C、浙江紡織服裝學(xué)院
浙江紡織服裝學(xué)院重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，日前成功研制了耐高溫阻燃及熱輻射防護(hù)織物。此項(xiàng)目是浙江紡織服裝學(xué)院眾多成功項(xiàng)目中的一個(gè)。耐高溫阻燃及熱輻射防護(hù)織物，采用耐高溫高科技纖維研制，具有高強(qiáng)、耐熱、防火、防電弧、抗熱輻射等特點(diǎn)。在電焊焊花下方放置5min，布面僅變色，無(wú)明顯破損。制作服裝后適用于消防、電焊、冶金、煉鋼等行業(yè)接觸明火及輻射熱源場(chǎng)所的勞動(dòng)保護(hù)用品。
D、德國(guó)紡織公司
德國(guó)研制出的TreviraCS新型面料，它在燃燒時(shí)排出的一氧化碳，只相當(dāng)于其它面料(如LSZ羊毛面料，變性聚丙烯腈)的五分之一，燃燒和阻燃時(shí)不散發(fā)氰化氯、二氧化硫、氯化氫、氟化氫等氣體。通常凡經(jīng)表面處理的阻燃面料，阻燃性能都是隨著時(shí)間推移而逐漸降低，而用TreviraCS面料制成的阻燃產(chǎn)品，在合成纖維的聚合物鏈中即含有磷的成分，因纖維本身阻燃，其性能可長(zhǎng)久保持。阻燃性能既不受洗滌影響，也不受纖維老化影響。
阻燃纖維的發(fā)展將是更新、更安全、更科學(xué)。阻燃產(chǎn)品的制成會(huì)使用鹵素材料，人們期望不再使用這些增塑劑、穩(wěn)定劑、鹵素阻燃劑等，因?yàn)楹u素產(chǎn)品在燃燒時(shí)會(huì)產(chǎn)生高濃度毒性和腐蝕性氣體，所以國(guó)內(nèi)外各公司都致力于不含鹵素材料阻燃產(chǎn)品的研究。
A、我國(guó)對(duì)燃燒性能的規(guī)定
目前世界各國(guó)對(duì)具有阻燃性能服裝的要求都非常重視，這說(shuō)明服裝阻燃性在服裝功能性檢驗(yàn)中的重要性。我國(guó)有關(guān)紡織品性能的規(guī)定見表1。
B、織物阻燃性能的評(píng)定
評(píng)定織物的可燃性主要從兩方面來(lái)考慮：一方面是易點(diǎn)燃性，即著火點(diǎn)的高低，它表明織物著火的難易；另一方面是織物的燃燒性能即阻燃性。
評(píng)定織物的燃燒性有兩種判定方法：一是根據(jù)織物的燃燒速率評(píng)定，即織物按規(guī)定時(shí)間與火焰接觸一段時(shí)間過(guò)后測(cè)定損毀程度；另一種是通過(guò)氧指數(shù)來(lái)評(píng)判。氧指數(shù)是織物再燃燒時(shí)所需氧氣濃度的表述，通過(guò)判定氧指數(shù)的高低評(píng)判織物的燃燒性。
阻燃性能的測(cè)試方法：燃燒測(cè)試方法多種多樣，各種測(cè)試方法的測(cè)試結(jié)果之間難以相互比較，實(shí)驗(yàn)結(jié)果僅能在一定程度上說(shuō)明織物燃燒性能的優(yōu)劣。我國(guó)目前對(duì)于織物阻燃性的測(cè)試主要使用GB／T5455–1997(紡織品燃燒性能試驗(yàn)垂直法》。
3結(jié)語(yǔ)
耐高溫阻燃纖維分子結(jié)構(gòu)獨(dú)特，無(wú)須添加阻燃劑或通過(guò)改性，本身就具有耐高溫阻燃特性，且附加值高，具有很好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。阻燃紡織品已備受世界各國(guó)的高度關(guān)注，伴隨著一系列法規(guī)、標(biāo)準(zhǔn)的貫徹執(zhí)行，未來(lái)我國(guó)阻燃紡織品市場(chǎng)也將不斷擴(kuò)大并逐步走向規(guī)范化道路
本文摘至于【中國(guó)阻燃面料網(wǎng)www.China-Fire-Retardant.com】轉(zhuǎn)載請(qǐng)注明。
