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纺织品防阻燃整理的研究进展

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纺织品防阻燃整理的研究进展


前言:

摘要:

随着近几年各种织物、纤维的耐久阻燃整理技术飞速发展,一些阻燃产品和整理工艺已被广泛应用于织物和纤维的阻燃耐久整理。但随着市场对环境、化学品毒性、成本及性能等方面的要求愈加严苛,制备环保、多功能性的纺织品已经成为现阶段研究的热点,本文主要是对纺织品阻燃整理的方法和机理做简要介绍以及展望阻燃技术发展趋势。

关键词

:阻燃整理;纤维;进展

1

引言

随着我国经济的快速发展,火灾发生的频率也日渐增加,据统计, 世界上约 20%以上的火灾事故都是由于纺织品燃烧而引起或扩大的,尤其是住宅失火, 因纺织品着火或者蔓延而酿成的火灾事故比例更大。而床上用品、装饰用布和衣着用品是起火的主要原因。火灾的发生给人们的生命、财产安全都造成了巨大的威胁

[1]

。为了阻止火灾的发生,除采取必要的防火措施外,研究和开发具有阻燃功能的纺织品具有非常重要的意义。纺织品经过阻燃整理后,能够不同程度地降低织物可燃性,在燃烧过程中能显著延缓其燃烧速率,并在离开火源后能够迅速自熄,从而达到阻止火焰继续蔓延的目的。织物阻燃整理是通过吸附沉积、化学键合以及非极性范德华力等作用,使阻燃剂固着在纤维或织物上,从而使织物获得阻燃性能的整理过程

[2]

从2007年上半年实施的强制性国家标准 GB 20286—2006《公共场所用阻燃制品燃烧性能要求和标识》以及《阻燃制品标识管理办法》 明确规定了公共场所使用的阻燃制品及其分类、燃烧性能要求和标识,并严格规定了公安消防部门对阻燃制品标识的监督管理职能以及燃烧性能检验和标识发放机构的职责。消防法的完善,标志着我国阻燃法规步入了一个新的阶段,同时也要求我们在纺织品的阻燃整理上有更高的要求

[3]

我国织物阻燃研究的黄金阶段始于20世纪80 年代初,比欧美国家约晚了 30 年。欧美的阻燃纤维及织物在20个世纪50~80代就已经商品化。随着我国经济的发展,技术的进步以及国家对阻燃纺织品的高度重视,我国纺织品的阻燃技术发展很快,到上世纪六、七十年代已达到相当高的水平,天然纤维织物的阻燃技术已投入使用,并考虑到阻燃效果的耐久性。八十年代以来,我国对纺织品阻燃整理的研究进入了一个比较全面、系统的研究阶段。并开发了很多适于纯棉和合成纤维的阻燃剂和阻燃整理技术,同时也相继出台一些阻燃标准和防火规范

[4]

。在赋予纺织品阻燃性的同时,要考虑纺织品的色泽、白度及物理机械性能的保持。随着人们对纺织品要求的提高,要考虑阻燃纺织品的公害问题

[5]

2

阻燃机理

所谓“阻燃”, 并不是阻燃整理后的纺织品在接触火源时不会燃烧,而是使织物在火中能尽可能降低其可燃性, 减缓蔓延的速度, 不形成大面积燃烧,而离开火焰后,能很快自熄, 不再燃烧或阴燃。从燃烧过程来看,要达到阻燃的目的

[6]

。必须切断可燃物、热和氧气这三个要素组成的燃烧循环。通常织物燃烧又可分为三个阶段,即热分解、热引燃、热点燃,对不同燃烧阶段的四要素采用相应的阻燃剂加以抵制, 就形成了各种各样的阻燃机理及中断阻燃机理

[7]

。阻燃作用有物理、化学及物理化学结合作用等多种形式。根据现有的研究结果,可以把阻燃机理大致分成以下几种:

(1)吸热作用

某些高热容量的阻燃剂能在高温条件下发生相变、脱水、脱卤化氢等吸热分解反应,从而降低纤维材料表面和火焰区的温度,减缓热裂解反应的速度,抑制可燃性气体的产生

[8]

(2)覆盖层作用

阻燃剂受热后,能在纤维表面熔融形成玻璃状覆盖层,从而成为凝聚相和火焰之间的一个屏障。既可隔绝氧气,又可阻止可燃性气体的扩散,还可阻挡热传导和热辐射,减少反馈给纤维材料的热量,从而抑制热裂解和燃烧反应。

(3)气体稀释作用

阻燃剂在高温作用下能够吸收热量分解产生二氧化碳、氮气、氨气等不燃性气体,从而稀释了纺织品,使纤维材料裂解处的可燃性气体浓度被稀释到燃烧极限以下,或者造成可燃物上方部分氧气不足,从而阻止织物继续燃烧。此外,这种不燃性气体还有散热降温作用,也对阻燃有一定的效果

[9]

(4)熔滴作用

纤维材料在阻燃剂作用下,发生解聚,熔融温度降低,增大熔滴和着火点之间的温差,使材料在裂解之前软化、收缩、熔融,成为熔滴而滴落,使热量被带走,中断热量反馈到纤维材料上的过程,从而中断燃烧,使火焰自熄。

(5)提高热裂解温度

在纤维大分子的分子结构中引入像芳环和芳杂环这样的大分子,加大分子链间的密集度和内聚力,提高纤维的耐热性;或者通过大分子链交联环化、与金属离子螯合等方法,改变纤维大分子结构,提高炭化程度,抑制热裂解,减少可燃性气体的产生。

(6)凝聚相阻燃

通过阻燃剂的作用, 在凝聚相反应区, 改变纤维大分子链的热裂解反应过程, 促使发生脱水、缩合、环化、交联等反应,直至炭化,以增加炭化残渣, 减少可燃性气体的产生, 使阻燃剂在凝聚相发挥阻燃作用

[10]

(7)气相阻燃

阻燃剂在一定条件下,发生反应产生热裂解产物,能够在火焰区捕捉大量的氢氧根离子和氢离子,降低可燃气体的浓度,中断或者抑制正在进行的连锁反应,达到阻燃的目的

[11]

由于纤维的分子结构和阻燃剂种类的不同, 阻燃作用是十分复杂的,并不局限于上述的几方面。在一个阻燃体系中,可能是以某种机理为主,多种机理共同起作用的结果。为了获得较好的阻燃效果,也可以将各个阻燃机理协同应用

[12]

3

阻燃剂的分类

阻燃剂种类繁多, 分类的方法也有多种。按所含阻燃元素分类,分为含卤阻燃剂、含磷阻燃剂、含氮阻燃剂等;按阻燃剂的使用方法和聚合物中的存在形态,分为添加....


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