【集萃網(wǎng)觀察】提要：阻燃理論的研究是整個阻燃技術(shù)的基礎(chǔ)，目前國內(nèi)研究人員已開始重視。一方面要研究各類纖維、織物的燃燒理論，還要研究阻燃劑在纖維上的阻燃機理。隨著測試技術(shù)手段的發(fā)展，這方面的工作已成為可能。燃燒及阻燃理論研究可為尋找新型阻燃劑、確定阻燃方法、提高阻燃水平提供理論依據(jù)，具有重要的現(xiàn)實意義。
關(guān)鍵詞：阻燃機理 阻燃整理技術(shù) 發(fā)展
近年來，世界各國因紡織品引起的火災(zāi)不斷增加。我國這十幾年來，平均每年發(fā)生的火災(zāi)次數(shù)為３—４萬起，死亡人數(shù)２—３千人，火災(zāi)損失折款2—3億人民幣。1985年，哈爾濱天鵝飯店大火死亡十人，受傷七人，直接經(jīng)濟損失24.9萬元；1994年，克拉瑪依大火，死傷300多人，都是因紡織品燃燒引起的。
阻燃纖維的研究開發(fā)——我國阻燃纖維的研究開發(fā)起步于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、院校及工廠相繼對阻燃纖維 進行了小試研究，滌綸和丙綸已形成批量生產(chǎn)能力，但總體說來，阻燃纖維產(chǎn)品仍處在研究和試階段。
一、織物阻燃劑
目前所用的阻燃劑大多是磷、鹵素的有機物或有機物加無機物，個別的用高分子物， 如環(huán)狀芳香族磷酸酯、羥乙基四溴雙酚A(滌綸)；氯化聚兩烯、六溴環(huán)癸烷、乙二酸(五溴苯 )酯、磷酸三溴苯酯－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 、有機磷化物(錦綸)；氯乙烯、偏二氯乙烯、溴乙烯、五氧化二銻等(腈綸)及苯氧基磷腈、噻嗡磷酸酯(粘膠)等。
1、阻燃機理：
阻燃劑與燃燒有著密切的關(guān)系。最新的觀點認為燃燒應(yīng)有四要素――燃料、熱源、氧、鏈反應(yīng)。而通�？椢锶紵址譃槿齻�階段，即熱分解、熱引燃（自燃）、熱點燃（燃燒傳播），對不同的燃燒階段的四要素彩相應(yīng)的阻燃劑加以抵制，就形成了各種各樣的阻燃機理及中斷相阻燃機理。
對于不同的阻燃機理就產(chǎn)生出不同類型的阻燃劑。而不論何種阻燃劑它的阻燃機理總要設(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到而實現(xiàn)阻燃的效果。其中，氧指數(shù)是一個重要的參數(shù)，顯然，氧指數(shù)越高，阻燃效果越好。通常，氧指數(shù)不應(yīng)小于28，天津消防科研所已經(jīng)研制出氧指數(shù)達到90的阻燃劑。
2、阻燃劑的分類：
針對不同的阻燃機理，就產(chǎn)生了不同的阻燃劑。如無機阻燃劑主要在凝聚相起作用；含囟的阻燃劑主要在氣相產(chǎn)生作用；很多的有機磷阻燃劑既在凝聚相起作用，又有中斷熱交換的作用。下面就這幾處阻燃劑的進展作一個簡述。
（1）含囟阻燃劑
a、有機阻燃劑：含囟有機阻燃劑的阻燃作用是通過在一定的高潮下產(chǎn)生比空氣重的囟化氫，沉積在燃燒物的外層，稀釋了周圍的空氣，隔絕新鮮空氣，使被燃物窒息，同時囟化氫還可以捕捉氫氧自由基，從而使火焰減少。
通常只采用含溴或含氯的化合物，美國的FMC公司生產(chǎn)的Kronitex460笨基磷酸酯，加入到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。氯系阻燃劑比溴系阻燃劑的阻燃效果差得多。這是由于c-cl鍵能（674卡/克分子）比CBr鍵能（544卡/克分子）大的多，不易產(chǎn)生游離基氯的緣故。目前，氯系阻燃劑多與無機阻燃劑協(xié)同使用，如美國Qxchem公司用鋅――鐵化俁物代替三氧化銻作Dechloram Plush的協(xié)同劑用在尼龍66上，取得了非常好的效果。
含囟阻燃劑由于在由火引起的煙霧中含有囟酸，可能有導(dǎo)致單純由火所不能引起的電路系統(tǒng)開關(guān)和其他金屬物件的腐蝕。對人體呼吸道和其他器官的危害更是嚴重，正趨于淘汰。
b、無機阻燃劑：
無機阻燃劑的主要用是吸熱作用，其主要優(yōu)勢就是價格便宜。無機阻燃劑的發(fā)展趨勢是提供更優(yōu)質(zhì)的產(chǎn)品，一方面向精細、超精細顆粒發(fā)展，另一方面是向改善尺寸分布方面發(fā)展。Lonza公司通過從鎂硅鹽水中制備Mg(OH)2得到直徑7－10μm顆粒。而對鋅、硼類阻燃劑，美國Humphony化工公司把硼酸鋅同鉬化合物相混合，阻燃效果更佳。
（2）、有機磷阻燃劑
有機磷阻燃劑的機理同無機磷阻烯機理相同。但由于對織物材料的機構(gòu)物理性能影響比較小而大放異彩。并且，有機磷阻燃劑所慣有的諸如流動性強、發(fā)煙量大、易于水解和熱穩(wěn)定性差等缺點也逐漸得到克服。有機磷阻燃劑主要包括囟磷系和非含囪磷系。
a、含囟磷酸酯
由于同時含有囟素和磷兩類元素，使阻燃劑在氣相和凝聚相同時發(fā)揮作用，阻燃效果非常理想，含囟磷酸酯具有揮發(fā)性低、無色、無溴、耐水解性等優(yōu)點，但耐熱性差。例如，美國的FMC公司的新星DB-460是一種溴代磷酸酯－含4％P和60％Br，由于它的高效性和對力學(xué)性能的維護作用以及消除了銻類協(xié)同劑的使用而倍受青睞。
對于熱穩(wěn)定性的改進，美國AKZO公司研制成功一種新型的溴代磷酸酯產(chǎn)品――Fyrol，這種阻燃劑是由五溴二苯氧化物與苯基磷酸酯混合制成，含溴50％，可提供極好的熱穩(wěn)定性和抗焦性。
b、非囟磷酸酯
由于含囟磷酸酯化合物所引起的環(huán)境影響，導(dǎo)致人們的研究方案逐漸向非囟磷酸酯轉(zhuǎn)移。例如美國Monanto公司開發(fā)出的新產(chǎn)品磷酸芳基烷酯，santicizer2148，是一種低煙增塑劑，可以用于PVC汽車座墊、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，Santicizer2148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。原有的含囟有機物的阻燃領(lǐng)域正在被無囟有機磷化合物所占據(jù)。
無囟用機磷阻燃劑另一個重要的特點就是磷、氮協(xié)同疚的應(yīng)用和最好的發(fā)泡成碳系統(tǒng)。綜合上述條件看，有機含囟阻燃劑是逐漸處于劣熱，而應(yīng)用于織物阻燃的非含囟有機磷酸酯類的性能是比較優(yōu)良的，處于主導(dǎo)地位。
二、阻燃劑的應(yīng)用
1．綿織物的阻燃整理；
棉織物的阻燃整理發(fā)展很快，目前國內(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：
Ａ．Ｐｒｏｂａｎ／氨熏工藝，Ｐｒｏｂａｎ法是英國Ｗｉｌｓｏｎ公司首先用于工業(yè)化生 產(chǎn)，傳統(tǒng)的Ｐｒｏｂａｎ法是阻燃劑ＴＨＰＣ（四羥甲基氯化眆）浸軋后焙烘工藝，改良的 方法是Ｐｒｏｂａｎ／氨熏工藝，工藝流程為：浸軋阻燃整理→烘干→氨熏→氧化→水洗→ 烘干。國內(nèi)計有北京光華、江陰印染廠、鞍山棉紡印染廠等引進國外的助劑和設(shè)備進行生產(chǎn)。這是目前公認的阻燃效果好、織物降強小、手感影響少的工藝。但由于設(shè)備問題限制了其 推廣。
Ｂ．Ｐｙｒｏｖａｔｅｘ ＣＰ整理工藝。國內(nèi)已有上海農(nóng)藥廠、常州化工研究所、天津合 材所、華東理工大學(xué)、青島紡織服裝學(xué)院等單位生產(chǎn)該助劑。產(chǎn)品的阻燃性能較好，耐久性好，可耐家庭洗滌50次甚至200次以上，手感良好，但強力降低稍大。國內(nèi)使用該類阻燃劑 的廠家二、三十家。
純棉暫時性、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，這類產(chǎn)品做暫時性或半耐久性阻燃整理即可。即能耐1—15次溫和洗滌，但不耐皂洗。 主要有硼砂－硼酸工藝、磷酸氫二銨工藝、磷酰胺工藝、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－２０３屬半耐久性阻燃整理劑。
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 高的標準，則需進行阻燃整理。最早的羊毛阻燃整理是采用硼砂、硼酸溶液浸漬法，產(chǎn)品用于飛機上的裝飾用布。這種方法阻燃效果良好，但不耐水洗。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。國際羊毛局研究的方法是采用鈦、鋯和羥基酸的絡(luò)合物對羊毛織物整理，獲得滿意的阻燃效果，且不影響羊毛的手感，故 得到普遍采用。主要有鈦、鋯、鎢等金屬絡(luò)合整理劑。80年代后期以來，國內(nèi)有幾個單位研究開發(fā)毛用阻燃劑及整理工藝，獲得了滿意的結(jié)果。天津合成材料研究所研制了復(fù)合型ＷＦ Ｒ－８６６系列阻燃劑，一種為ＷＦＲ－８６６Ｆ（以氟的絡(luò)合物為主要成份)，一種為ＷＦＲ－８６６Ｂ（以含溴羥基酸為主要成份)。天津仁立毛紡廠、北京制呢廠、北京毛紡廠均采用廬阻燃劑處理精、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，與濟寧毛紡廠、濰坊第二毛紡廠合作開發(fā)純毛阻燃產(chǎn)品，產(chǎn)品阻燃性能達到和超過了國內(nèi)外 同類產(chǎn)品水平。
目前，純毛阻燃織物主要應(yīng)用于飛機艙內(nèi)、高級賓館等地毯、窗簾、貼墻材料及軍隊校官以上軍服。
合成纖維及其混紡織物的阻燃整理
3．滌綸織物的阻燃整理；
滌綸織物的阻燃整理到目前為止 ，還沒有找到一種適宜的理想阻燃劑。三（２．３－二溴丙基)磷酸酯（ＴＤＢＰＰ）對滌 綸阻燃有一定效果，但有致癌作用。美國莫倍爾公司（Ｍｏｂｉｌｃｈｅｍｃｏ）推出一種 Ａｎｔｉｂｌａｚｅ １９Ｔ阻燃劑，適于１００％滌綸織物，效果較好，毒性不大。國內(nèi)常州化工研究所制造的ＦＲＣ－１即屬同類產(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。此外對含溴、銻化合物的整理劑如十溴聯(lián)苯醚、六溴環(huán)十二烷、三氧化二銻、五氧化二銻等都進行了研究，在工作液中添加粘合劑，將阻燃劑粘合于織物上。但總的 來說，整理織物阻燃性尚可，但手感硬，有白霜現(xiàn)象、色變等，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，且對纖維吸附性差。據(jù)國外介紹，粒子大小在１５－２０ ｎｍ，則阻燃效果可提高3倍，手感柔軟，耐洗性也好。
國內(nèi)對滌綸織物進行研究的有：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、中國紡織大學(xué)、青大紡織服裝學(xué)院、石家莊紡織經(jīng)編廠等。
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)用羥甲基脲樹脂處理運輸帶用尼龍布，效果較好。青島大學(xué)紡織服裝學(xué)院用含硫、溴、銻化合物對尼龍塔夫綢進行阻燃涂層整理，獲得較好效果。
5．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)了腈綸剪絨裝飾織物用系列阻燃劑，對絨面織物背面阻燃涂層，產(chǎn)品的氧佛數(shù)達29以上，炭長8厘米以下，基本無繼然、陰燃，所研制的腈綸 剪絨裝飾布可用于汽車、飛機、賓館及家庭的沙發(fā)布、裝飾布等。
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)品的研究也就相當活躍。滌綸和棉因是兩種纖維，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，使溶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。
三、織物阻燃劑科學(xué)的展望
阻燃劑科學(xué)是一門新興的學(xué)科，但隨著工業(yè)技術(shù)發(fā)展的不斷進步，國內(nèi)外對阻燃劑工業(yè)的需要和要求已經(jīng)越來越高。發(fā)達國家對阻燃劑工業(yè)相當重視，新的阻燃劑層出不窮。相比之下，我國的阻燃劑工業(yè)在開發(fā)新產(chǎn)品方面有待于進一步提高，大部分都停留在仿制國外產(chǎn)品階段。在中國科技大學(xué)，國家火災(zāi)重點實驗室也初具規(guī)模，正在積極開展新一代的阻燃劑的研究工作。
很明顯，隨著加工設(shè)備的改進以及研究力量的日益增強，人們對阻燃劑的各項性能要求越來越高。綜合說來，今后阻燃劑的發(fā)展大致有以下幾種趨勢：
1、開發(fā)高效、無毒、對材料性能影響小的阻燃劑。從而導(dǎo)致反應(yīng)型阻燃劑的開發(fā)以及具有良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P、氮N、溴Br、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)
今后阻燃紡織品的發(fā)展趨勢將因近年的幾場特大火災(zāi)而得到推動，方法不外是開發(fā)阻燃纖維及織物阻燃整理兩個方面。阻燃滌綸已在廣車建成一廠，淄博也在籌建�？椢镒枞颊黻P(guān)鍵在于開發(fā)適用于棉／滌混紡，錦綸，腈綸織物的阻燃劑和加工方法這必然是今后研究的重點。
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