滌綸面料阻燃整理技術(shù)的使用

近年來(lái)，在我國(guó)平均每年發(fā)生的火災(zāi)次數(shù)為3至4萬(wàn)起，死亡人數(shù)2至3千人，火災(zāi)損失折合人民幣2至3億元，而且有上升趨勢(shì)。據(jù)美、英、日等國(guó)對(duì)火災(zāi)起因的調(diào)查，由面料品引起的火災(zāi)占火災(zāi)總數(shù)的一半。所以預(yù)防由布料品引起的火災(zāi)問(wèn)題引起世界各國(guó)人們的重視。

隨著各類(lèi)民用和產(chǎn)業(yè)用布料品的消費(fèi)量迅速增加，非常是各種室內(nèi)裝飾、艙內(nèi)裝飾織物和床上用品的需求量日益增加，由面料品引起的火災(zāi)也不斷增加。本世紀(jì)60年代日本、歐美等發(fā)達(dá)國(guó)家對(duì)面料品的防火后整理提出了要求，并制定了各類(lèi)面料品的防火標(biāo)準(zhǔn)，我國(guó)也制定了相應(yīng)的防火標(biāo)準(zhǔn)、明確提出了防火制品的測(cè)試方法和技術(shù)指標(biāo)，對(duì)面料防火的質(zhì)量操縱提供了保證。在應(yīng)用方面，從面料品的種類(lèi)和適用場(chǎng)所限制非防火織物。

由于滌綸織物來(lái)自合成材料的特性，所以具有特別易燃的特點(diǎn)，因而滌綸防火面料品的開(kāi)發(fā)顯得極為重要的。其它由于滌綸防火纖維在紡絲過(guò)程中受到防火材料添加量的限制，所以很難達(dá)到理想的防火效果。根據(jù)滌綸纖維的特點(diǎn)，我們采納北京潔爾爽高科技有限公司的滌綸防火劑ATP通過(guò)浸軋法在高溫定型過(guò)程中，使防火材料的小分子嵌入滌綸的大分子之中，形成良好的鍵合，既表現(xiàn)出良好的防火效果，又有出色的耐洗性。

一、、滌綸纖維的防火機(jī)理

滌綸纖維的種類(lèi)很多，其結(jié)構(gòu)也不完相同，因此，其燃燒情況也各異。面料品的燃燒也和其他物質(zhì)一樣，必須具備三個(gè)條件：熱、空氣和可燃物。布料品的燃燒，都是由外來(lái)熱源引起的，當(dāng)熱源的溫度達(dá)到肯定的高度時(shí)，使其分解或裂解產(chǎn)生可燃性氣體，和空氣中的氧氣混合而使其著火。其間，在氣相、液相和固相中發(fā)生的物理的和化學(xué)的反應(yīng)非常復(fù)雜，同時(shí)受到種種因素的影響，所以，至今仍難對(duì)它進(jìn)行定量分析。對(duì)面料品燃燒的定性說(shuō)明也還不很完善。

布料品燃燒的過(guò)程包含加熱、熔融、裂解和分解、氧化和著火等步驟。在各個(gè)步驟進(jìn)行的速度還受到許多因素的影響。布料品加熱后，首先是水分蒸發(fā)、軟化和熔融這樣的物理變化，繼之才是裂解和分解等化學(xué)變化。物理變化和布料纖維的比熱、熱導(dǎo)率、熔融熱和蒸發(fā)潛熱等有關(guān)；化學(xué)變化又決策于纖維的分解和裂解溫度、分解潛熱的大小。其它，面料品的種類(lèi)、組織結(jié)構(gòu)、表面形態(tài)等對(duì)其燃燒也是有影響的。

1 . 滌綸纖維防火機(jī)理

材料的防火性，常通過(guò)氣相防火、凝聚相防火及中斷熱交換防火等機(jī)理實(shí)現(xiàn)。抑制促進(jìn)燃燒反應(yīng)鏈增長(zhǎng)的自由基而發(fā)揮防火功能的屬氣相防火；在固相中延緩或阻擋高聚物熱分解起防火作用的屬凝聚相防火；將聚合物燃燒產(chǎn)生的部分熱量帶走而導(dǎo)致的防火，則屬于中斷熱交換機(jī)理類(lèi)的防火。但燃燒和防火都是非常復(fù)雜的過(guò)程，涉及很多影響和因素，將一種防火體系的防火機(jī)理嚴(yán)格劃分為某一種是很難的，實(shí)際上很多防火體系同時(shí)以幾種防火機(jī)理起作用。

滌綸纖維織物的防火后整理改性方法工藝簡(jiǎn)單、成本低,從流通的多樣性及對(duì)防火要求程度多方面的適應(yīng)性來(lái)看,較原絲改性方法有利。但防火劑如果用量多,則對(duì)織物的手感和色澤影響較大。滌綸織物防火后整理的方法大致有以下三類(lèi):

1)溶出型防火劑使用方便，防火效果良好，適用于天然及化學(xué)纖維織物和紙張的不耐清洗防火后整理，還適用于賓館、汽車(chē)等使用的內(nèi)裝飾材料的防火后整理。

2)將防火劑設(shè)計(jì)成象分散染料那樣的吸附型結(jié)構(gòu),采納后整理—上色一浴法工藝。如防火劑JLSUN®ATF.

3）用熱溶法將和滌綸親和性很大的防火劑固著在纖維上。適合于這種方法的防火劑品種不多,對(duì)手感影響小，耐洗牢度好。如防火劑JLSUN®ATP.

2．滌綸纖維的熱裂解

纖維的熱裂解在面料品的燃燒過(guò)程中是一個(gè)至關(guān)重要的步驟，它決策裂解產(chǎn)物的組成和比例，對(duì)能否續(xù)燃關(guān)系極大。了解面料品的熱裂解及熱裂解的產(chǎn)物，可以援助我們研制防火劑和制定布料品的防火后整理工藝。通過(guò)防火后整理使這些易燃物質(zhì)減少或?qū)⑵浞忾]，以達(dá)到防火的目的。

滌綸纖維是應(yīng)用較廣的合成纖維之一，它的燃燒和其他合成高分子材料一樣，和高溫?zé)嵩唇佑|，汲取熱量后發(fā)生熱裂解反應(yīng)，熱裂解反應(yīng)生成易燃?xì)怏w，易燃?xì)怏w在空氣（氧）存在的條件下，發(fā)生燃燒，燃燒產(chǎn)生的熱量被纖維汲取后，又促進(jìn)了纖維繼續(xù)熱裂解和進(jìn)一步燃燒，形成一個(gè)循環(huán)。合成纖維延續(xù)燃燒，必需具備下列條件：①高聚物分解，能產(chǎn)生可燃?xì)怏w：②燃燒產(chǎn)生的熱量，足以加熱高聚物，使之連續(xù)不斷地產(chǎn)生可燃?xì)怏w；③產(chǎn)生的可燃?xì)怏w能和氧氣混合，并擴(kuò)散到已點(diǎn)燃的部分；④燃燒部分蔓延到可燃?xì)怏w和氧氣的混合區(qū)域中。針對(duì)這四個(gè)條件，人們提出了防火的基本原理：減少(或者基本沒(méi)有)熱分解氣體的生成，阻礙氣相燃燒的基本反應(yīng)，汲取燃燒區(qū)域的熱量，稀釋和隔離空氣。

二 、防火后整理工藝

防火織物可以由防火纖維直接織造而成，由于該法是通過(guò)在合成纖維熔融紡絲過(guò)程中添加防火材料制成防火纖維，所以它要受到防火材料的種類(lèi)、物理特性和添加量的影響，否則會(huì)直接影響到纖維防火的效果和纖維紡絲過(guò)程的實(shí)施。由于受防火材料添加量的限制（一般添加量為3-%），所以此種防火纖維一般不會(huì)達(dá)到理想的防火效果，因此此法用的很少。一般的防火整理過(guò)程是采納織物防火后后整理的方法。根據(jù)防火劑的特性和滌綸織物的品種以及織物的用途，采納不同的后整理方法。

1．耐久防火后整理工藝

使用北京潔爾爽高科技有限公司的JLSUN® ATP可以達(dá)到國(guó)家防火標(biāo)準(zhǔn)B2級(jí)指標(biāo)，可以耐洗30次以上。

（1）前處理過(guò)程：

在防火后整理前好做堿減量處理，以改變滌綸纖維吸水性差，帶液低的弱點(diǎn)，有效去除織物表面的雜質(zhì)，預(yù)防其他助劑存在，提高防火后整理效果。

工藝配方：   NaOH     20-30g/l  

陰離子滲透劑 0.2 –0.5g/l    

處理溫度和時(shí)間：95-100℃    20-60 分鐘

處理過(guò)的織物充分水洗，去除殘堿后烘干

（2） 防火后整理過(guò)程：

防火劑ATP的使用量隨織物的厚度不同而作相應(yīng)的調(diào)整。

A 處方： ATP防火劑   90-180g/l

5-10% NaOH   調(diào)pH 值至 6-6.5 

工藝配方也可以加入交聯(lián)劑、防泳移劑、柔軟劑，以進(jìn)一步提高效果，但要求進(jìn)行配伍性實(shí)驗(yàn)。

B 化料操作：

先加入少量軟水，再加入所需的ATP，充分溶化。用5-10% NaOH溶液滴加至溶液的pH 值至 6-6.5，加入80%水，再加入其他助劑后攪拌，并用水稀釋至規(guī)定刻度。配制好的工作液應(yīng)完快使用。

C．工藝流程： 二浸二軋（軋液率 50-70%）→烘干（100℃/1-2min）→焙烘（185-195℃/1.5-2min）→水洗→烘干

注意事項(xiàng)：

上述工藝配方和工藝過(guò)程根據(jù)具體整理?xiàng)l件作適當(dāng)調(diào)整。

(a)加入其他助劑應(yīng)進(jìn)行必要的小試試驗(yàn)

(b)焙烘溫度必須嚴(yán)格操縱，否則影響耐洗性和防火效果

對(duì)一些非常的染料，生產(chǎn)前應(yīng)做色完變化小試。

2 .非耐久性防火后整理

滌綸織物的非耐久防火后整理和棉織物相似，也是用肯定濃度的硼砂-硼酸、聚磷酸銨等的溶液進(jìn)行后整理，后整理后的織物通過(guò)調(diào)節(jié)增重一般都能達(dá)到所要求的防火效果。較難處理的是薄型滌綸織物，通常在相同的增重下，單位面積質(zhì)量越大的織物，防火效果越好，因此稀薄織物往往需要較高的增重率。而薄織物對(duì)防火劑的吸附不能象厚織物一樣充分，防火劑易于在織物表面形成白霜，產(chǎn)生防火劑滲出的現(xiàn)象，影響外觀和手感。所以，薄型滌綸織物的防火后整理要兼顧織物的防火性能和后整理效果。典型產(chǎn)品有北京潔爾爽高科技有限公司的SCJ-968等。

防火劑SCJ-968使用方便，防火效果良好，適用于天然及化學(xué)纖維織物和紙張的防火后整理，還適用于賓館、汽車(chē)等使用的內(nèi)裝飾材料的防火后整理。SCJ-968外觀為無(wú)色透明液體，含固量大于20%，能和水互溶，PH值=7-8。非常適用于棉織物的非耐久防火后整理。

工藝流程為：

（1）噴撒處理：SCJ-968  50-80%直接噴灑到窗簾、壁紙、沙發(fā)、地毯等裝飾織物和汲取性材料上，涼干后即可獲得良好的防火效果。

（2）浸軋法：（SCJ-968  50-80%）→烘干→ 定型拉幅。此法可以和其它后整理同浴完成，如柔軟后整理等。

三、 防火布料品的有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)

目前國(guó)際上防火面料品的標(biāo)準(zhǔn)很多，如英國(guó)BS、德國(guó)DIN、加拿大GCSB、美國(guó)FS、瑞士SNV、日本JIS、法國(guó)ANF、瑞典SIS、中國(guó)GB以及國(guó)際標(biāo)淮ISO等。某些國(guó)家的地區(qū)和組織，如美國(guó)的紐約、波士頓、加利福尼亞等大城市或州，以及商務(wù)部(DOCFF)、運(yùn)輸部(DOT)和軍事機(jī)構(gòu)等；各團(tuán)體、學(xué)會(huì)或協(xié)會(huì)，如國(guó)家防火協(xié)會(huì)(NFPA)、面料化學(xué)家和上色家協(xié)會(huì)(AATCC)、材料試驗(yàn)學(xué)會(huì)(ASTM)等，均有一套自己的標(biāo)準(zhǔn)和測(cè)試方法。不同類(lèi)別的布料品特意的品種或成品，就有不同的測(cè)試方法。

1、我國(guó)常用的防火布料品標(biāo)準(zhǔn)

(1)GB8965《防火防護(hù)服》

該標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了防火防護(hù)服的技術(shù)要求、試驗(yàn)方法、檢驗(yàn)規(guī)程、標(biāo)志、包裝、運(yùn)輸和儲(chǔ)存，只適用于勞動(dòng)者從事有明火、散發(fā)火花、在熔融金屬附近操作和在易燃物質(zhì)并有發(fā)火危險(xiǎn)的場(chǎng)所穿用的防火服。其衣料的防火性能應(yīng)根據(jù)GB/T5455進(jìn)行測(cè)試，并達(dá)到GB17591中所規(guī)定的B1級(jí)要求。

(2) GB17591《防火機(jī)織物》

該標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了防火機(jī)織物的產(chǎn)品分類(lèi)、技術(shù)要求、試驗(yàn)方法、檢驗(yàn)規(guī)則及包裝和標(biāo)志。標(biāo)準(zhǔn)將防火機(jī)織物的防火性能分為2個(gè)級(jí)別：1）B1級(jí)：損毀長(zhǎng)度≤150MM，續(xù)燃時(shí)間≤5S，陰燃時(shí)間≤5S；2）B2級(jí)：損毀長(zhǎng)度≤200MM，續(xù)燃時(shí)間≤15S，陰燃時(shí)間≤10S。防火性能的測(cè)試方法按照GB/T5455。根據(jù)產(chǎn)品用途或由供需雙方協(xié)商確定考核級(jí)別，一般B1級(jí)適用于服用和非常需要的裝飾用布，B2級(jí)適用于各種裝飾布。

(3)GB50222《建筑內(nèi)部裝修設(shè)計(jì)防火規(guī)范》

該標(biāo)準(zhǔn)對(duì)家庭內(nèi)裝飾織物（如窗簾、帷幕、床罩、家具包布等）的防火要求以及測(cè)試方法都做了相關(guān)規(guī)定。根據(jù)GB/T5455垂直法進(jìn)行測(cè)試，地下民用建筑中的裝飾織物都必須達(dá)到B1級(jí)要求，高層民用建筑中的裝飾織物都必須達(dá)到B1級(jí)要求，高層民用建筑中的住宅和旅館的床罩都要達(dá)到B1級(jí)要求，而窗簾、帷幕和家具包布根據(jù)建筑物和場(chǎng)所的不同也要達(dá)到B1級(jí)或B2級(jí)要求。

2. 防火織物常用的測(cè)試方法

(1) 平面燃燒法

在規(guī)定條件下,對(duì)水平方向的織物試樣點(diǎn)火,時(shí)間15s,測(cè)定火焰在試樣上的蔓延距離和蔓延該距離所用的時(shí)間,通過(guò)測(cè)量得到的火焰蔓延時(shí)間及火焰蔓延速率來(lái)衡量織物的防火效果。

(2) 垂直燃燒法

垂直燃燒法是指利用特定點(diǎn)火源(火焰高度40mm±2mm),在離織物底邊20mm中心處對(duì)固定在U型夾中的垂直織物進(jìn)行燃燒,在規(guī)定的燃燒時(shí)間內(nèi),通過(guò)考核織物的燃燒狀態(tài)、續(xù)燃時(shí)間陰燃時(shí)間、損毀長(zhǎng)度等指標(biāo)來(lái)測(cè)試織物防火性能的一種方法。我國(guó)及大部分國(guó)家對(duì)面料品防火效果測(cè)試采納垂直燃燒法居多,日本用于測(cè)試工作裝類(lèi)布料品的防火性能,美國(guó)、英國(guó)和德國(guó)則用于測(cè)試兒童內(nèi)衣、防護(hù)服、裝飾布的防火性能。在國(guó)內(nèi)外垂直燃燒法是為完善的防火性能測(cè)試方法之一,大部分標(biāo)準(zhǔn)已在各行各業(yè)中起到了規(guī)范指導(dǎo)的作用,如我國(guó)的GB8965 98《防火防護(hù)服》GB17591 1996《防火機(jī)織物》、GB50222 95《建筑內(nèi)部裝飾設(shè)計(jì)防火規(guī)范》、HB5470 96《民用飛機(jī)艙內(nèi)非金屬材料燃燒性能要求》、GB8410-87《汽車(chē)內(nèi)裝飾材料》,日本的JISD1201 FMVSS302《汽車(chē)裝飾織物》、TCL1008 69《飛機(jī)裝飾織物》,美國(guó)的NFPA701《窗簾防火性能》等。

(3) 45°斜面燃燒法

在規(guī)定條件下,試樣斜放呈45°,對(duì)試樣點(diǎn)火,時(shí)間1s, 將試樣有焰向上燃燒肯定距離所需的時(shí)間作為評(píng)估織物燃燒劇烈程度的方法,通過(guò)測(cè)得的續(xù)燃和陰燃時(shí)間、損毀面積和損毀長(zhǎng)度來(lái)衡量織物防火效果。

(4) 限氧指數(shù)(LOI)法

限氧指數(shù)法是指織物在氧氣和氮?dú)饣旌蠚怏w中發(fā)生燃燒時(shí),維持織物燭狀燃燒所需要的低氧氣濃度,限氧指數(shù)越大,說(shuō)明產(chǎn)品的防火效果越好,反之則防火效果越差或不防火。限氧指數(shù)法雖具有靈敏度高的優(yōu)點(diǎn),但對(duì)試驗(yàn)條件以及操作人員的要求較高,而且試驗(yàn)中的氧濃度和織物實(shí)際使用條件相差較大,因此限氧指數(shù)法特別適合作為科研中的測(cè)試手段,而不常在產(chǎn)品生產(chǎn)過(guò)程中應(yīng)用。

防火性能的測(cè)試在防火后整理研究中是特別重要的環(huán)節(jié)。常用的織物防火測(cè)試方法有兩種:垂直燃燒法和氧指數(shù)法。在國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB5455-85中對(duì)垂直燃燒法有詳完的定義和規(guī)范。一般來(lái)說(shuō),氧指數(shù)法比較適合相同材料、相同織物結(jié)構(gòu)的試樣防火性的橫向?qū)Ρ?。單?dú)憑借限氧指數(shù)值(LOI)的高低,不足以說(shuō)明該樣品防火性的好壞;而垂直燃燒法所測(cè)得的損毀炭長(zhǎng),則可以客觀地描述織物防火性。但和垂直燃燒法相比,氧指數(shù)法測(cè)得數(shù)據(jù)精確,重現(xiàn)性好。因此,氧指數(shù)法更適合用于工藝過(guò)程實(shí)驗(yàn)使用;垂直燃燒法則可以評(píng)價(jià)織物的終防火性能。

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