【知識】阻燃面料

PS:阻燃面料并不是點(diǎn)不著，即使被明火點(diǎn)著，也能在離開明火12秒內(nèi)自動熄滅

所謂阻燃，不是指阻燃整理后的紡織品在接觸火源時不會燃燒，而是指使織物在火焰中能降低其可燃性，能減緩蔓延的速度，不形成大面積的燃燒；而離開火焰后，能很快自熄，不再燃燒或陰燃。目前阻燃纖維的品種主要有：阻燃滌綸、阻燃腈氯綸、阻燃維綸、阻燃粘膠、芳砜綸、玻璃纖維、聚四氟乙烯纖維、聚酰胺－酰亞胺纖維、聚苯并咪唑纖維、酚醛纖維等。

阻燃纖維阻燃的基本原理是減少熱分解過程中可燃性氣體的生成和阻礙氣相燃燒過程中的基本反應(yīng)。其次，吸收燃燒區(qū)域中的熱量，稀釋和隔離空氣對阻止燃燒也有一定的作用。

面料阻燃基本原理
1、表面覆蓋阻燃
有些物質(zhì)(如硼紗、硼酸等)加熱時熔融，在纖維表面形成一層玻璃狀的膜，能夠阻礙氧的提供；或像磷化物那樣，主要在固相產(chǎn)生作用，促進(jìn)碳化，阻止可燃性氣體的釋放。有的阻燃劑也可能受熱分解，產(chǎn)生不燃性氣體浮在纖維表面隔離空氣或稀釋可燃性氣體，從而產(chǎn)生阻燃效應(yīng)，如KHCO3熱分解產(chǎn)生的CO2氣體。

2、吸熱阻燃
通過阻燃溶劑吸熱脫水、相變、分解或其它吸熱反應(yīng)，降低聚合物表面和燃燒區(qū)域的溫度，從而減慢高聚物的熱分解速度。這類化合物包括Al2O3?3H2O、TiO2、TiO3、ZnO和BaO等。Al2O3?3H2O之所以能夠抑制燃燒，是由于在加熱時，這種三水化合物吸熱，可延緩升溫。當(dāng)溫度升到222℃～230℃時，三水氧化鋁分解成無水氧化鋁和水，能更多地吸收熱量，而水蒸汽又可使可燃性氣體稀釋與冷卻，從而達(dá)到阻燃目的。

3、凝聚相阻燃
凝聚相阻燃主要是利用阻燃劑影響聚合物的分解過程，減少可燃性氣體的產(chǎn)生。這種方法對纖維素材料特別有效。
纖維素受熱時，可沿著兩個方向發(fā)生熱分解，它可以經(jīng)過生成左旋葡聚糖的中間產(chǎn)物而形成揮發(fā)性的有機(jī)可燃性低分子物；另外，可以在酸性物質(zhì)的催化下，形成水和不易燃燒的碳。

4、氣相阻燃
通常認(rèn)為，在聚合物燃燒過程中，大量生成的自由基促進(jìn)氣相阻燃反應(yīng)。如能設(shè)法捕捉并能消滅這些自由基，就可控制燃燒，達(dá)到阻燃的目的。實(shí)踐證明，通過添加少量具有捕捉自由基效果的抑制劑，可顯著提高阻燃性能。這種方法對于防止以自由基進(jìn)行的火焰?zhèn)鞑?，效果也很顯著。

5、塵粒的壁面效應(yīng)
當(dāng)自由基與器壁或塵粒表面接觸時，可能失去活性。在塵粒或容器壁面可發(fā)生下述反應(yīng)：H?+O2=HO2?
這樣，由于在塵粒表面生成大量活性比H?、HO?等低得多的HO2?，從而可以抑制燃燒過程的繼續(xù)進(jìn)行。

6、熔滴效應(yīng)

某些熱塑性合成纖維，如聚酰胺、阻燃滌綸，在加熱時發(fā)生收縮熔融，與空氣的接觸面積減少，甚至發(fā)生熔滴下落而離開火源，使燃燒受到一定的阻礙。纖維素纖維與聚酯纖維的混紡織物，因?yàn)槔w維素纖維不發(fā)生熔融而阻礙聚酯的熔滴作用，使它們的阻燃改性更為困難。


幾種常見面料的阻燃整理工藝

一、亞麻織物的阻燃整理
（1）暫時性的阻燃整理：整理后能使織物保持優(yōu)良的防火性能，但一經(jīng)水洗阻燃效果會全部消失。一般耐洗次數(shù)15次以下。經(jīng)過一段時間后，必須重新進(jìn)行防火處理，才能恢復(fù)防火性能。此類整理劑有：鈦和銻的金屬氧化物和鹵化物、磷酸氫銨和氨基磺酸胺、硼酸、硼砂等。該類整理劑主要適用于窗簾、帷幕、裝飾用不常洗的織物。

（2）半耐久性的阻燃整理：整理后阻燃效果能夠保持較長時間，但經(jīng)過多次洗滌后又能消失，一般耐洗次數(shù)15-50次。經(jīng)常用的此類整理劑是四羥甲基氯化物與雙氰胺的混合物。

（3）耐久性的阻燃整理：耐久性的阻燃整理劑利用化學(xué)的方法在纖維內(nèi)部或表面進(jìn)行聚合或共聚，形成一層不溶于水和一般溶劑的聚合物，或用乳膠樹脂將不溶于水的阻燃整理劑粘附在纖維上。常用的此類整理劑是四羥甲基氫氧化磷。新型阻燃劑體系應(yīng)朝著無鹵、低煙、無毒方向發(fā)展，使用的亞麻織物的阻燃整理劑在實(shí)現(xiàn)綠色環(huán)保的同時，以提高亞麻纖維織物阻燃綜合性能為發(fā)展目標(biāo)。


滌綸織物的阻燃整理到目前為止還沒有找到一種非常適宜的理想阻燃劑。現(xiàn)主流用環(huán)狀膦酸酯對滌綸阻燃效果相對較好，并且毒性不大，符合環(huán)保要求。

產(chǎn)品特點(diǎn)：適用于100％聚酯纖維耐洗型的阻燃加工；不含鹵素及甲醛；可耐水洗；焙烘溫度至少在180℃以上；與PU樹脂并用涂層，也具有良好的阻燃特性。


三、毛織物的阻燃整理
羊毛不屬于易燃纖維，因其具有較高的回潮率(8%-16%)、氮含量(15%-16%)以及硫含量(3%-4%)。早的羊毛阻燃整理是采用硼砂、硼酸溶液浸漬法。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。

在酸性條件下(一般pH控制在2.5左右)，溫度為70℃，處理30min，該項(xiàng)技術(shù)在染色前后或染色過程中均可進(jìn)行。其阻燃機(jī)理為，酸性條件下，羊毛上氨基變?yōu)榈x子，與阻燃劑陰離子發(fā)生反應(yīng)，產(chǎn)生吸附，燃燒時可增加炭的形成，減少可燃性氣體的產(chǎn)生，從而達(dá)到阻燃的目的。


四、錦綸織物的阻燃整理
主要是采用含硫阻燃劑，如硫脲、硫氰酸銨、硫酸銨、硫胍等對錦綸整理可以獲得較好效果，但此類的阻燃劑都不是耐洗性阻燃劑。


五、腈綸織物的阻燃整理
腈綸比滌綸、錦綸更易燃燒，氧指數(shù)僅為18-18.5，是一種易燃燒纖維。青島大學(xué)紡織服裝學(xué)院研究開發(fā)了腈綸絨類裝飾織物用系列阻燃劑，對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8 cm以下，基本無繼燃、陰燃，所研制的腈綸絨類裝飾布可用于汽車、飛機(jī)、賓館及家庭的沙發(fā)布、裝飾布等。


六、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，同時混紡后使燃燒過程變得更為復(fù)雜。棉纖維燃燒后炭化，而滌綸燃燒時熔融滴落，由于棉纖維成為支持體，能使熔融纖維集聚，并阻止它滴落，使熔融纖維燃燒更加劇烈，即所謂“支架效應(yīng)”，故滌/棉混紡織物的阻燃整理更加困難。一般采用氨熏法兩次整理工藝或溴銻復(fù)合體系(例如十溴聯(lián)苯醚和三氧化二銻的水分散液)，采用軋烘焙工藝進(jìn)行整理；國外也有部分氮-磷類的阻燃劑可用于滌/棉的阻燃整理。


阻燃整理方法


1）浸軋焙烘法：阻燃整理工藝中應(yīng)用廣的一種。工藝流程為浸軋-預(yù)烘-焙烘-后處理。浸軋液一般由阻燃劑、催化劑、樹脂、潤濕劑和柔軟劑組成，配置成水溶液或乳液進(jìn)行整理。

2）浸漬焙烘法（吸盡法）：是將組織在阻燃液中浸漬一定時間后，再干燥焙烘使阻燃液被纖維聚合體吸收。

3）有機(jī)溶劑法：是使用非水溶性的阻燃劑，其優(yōu)點(diǎn)是阻燃整理時的能耗低。但在實(shí)際操作中，要注意溶劑的毒性和燃燒性。

4）涂布法：將阻燃劑混入樹脂中，靠樹脂的粘合作用是阻燃劑固著在織物上。根據(jù)機(jī)械設(shè)備的不同分為刮刀涂布法和澆筑涂布法。


發(fā)展趨勢


(1)開發(fā)高效、無毒、對材料性能影響小的阻燃劑。從而趨向反應(yīng)型阻燃劑的開發(fā)以及具有較好的相溶性的添加型阻燃劑的開發(fā)。

(2)開發(fā)具有協(xié)同作用的阻燃劑，如磷、氮、溴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發(fā)。

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