涤纶面料阻燃整理技术的使用

近年来，在我国平均每年发生的火灾次数为3至4万起，死亡人数2至3千人，火灾损失折合人民币2至3亿元，而且有上升趋势。据美、英、日等国对火灾起因的调查，由面料品引起的火灾占火灾总数的一半。所以预防由布料品引起的火灾问题引起世界各国人们的重视。

随着各类民用和产业用布料品的消费量迅速增加，非常是各种室内装饰、舱内装饰织物和床上用品的需求量日益增加，由面料品引起的火灾也不断增加。本世纪60年代日本、欧美等发达国家对面料品的防火后整理提出了要求，并制定了各类面料品的防火标准，我国也制定了相应的防火标准、明确提出了防火制品的测试方法和技术指标，对面料防火的质量操纵提供了保证。在应用方面，从面料品的种类和适用场所限制非防火织物。

由于涤纶织物来自合成材料的特性，所以具有特别易燃的特点，因而涤纶防火面料品的开发显得极为重要的。其它由于涤纶防火纤维在纺丝过程中受到防火材料添加量的限制，所以很难达到理想的防火效果。根据涤纶纤维的特点，我们采纳北京洁尔爽高科技有限公司的涤纶防火剂ATP通过浸轧法在高温定型过程中，使防火材料的小分子嵌入涤纶的大分子之中，形成良好的键合，既表现出良好的防火效果，又有出色的耐洗性。

一、、涤纶纤维的防火机理

涤纶纤维的种类很多，其结构也不完相同，因此，其燃烧情况也各异。面料品的燃烧也和其他物质一样，必须具备三个条件：热、空气和可燃物。布料品的燃烧，都是由外来热源引起的，当热源的温度达到肯定的高度时，使其分解或裂解产生可燃性气体，和空气中的氧气混合而使其着火。其间，在气相、液相和固相中发生的物理的和化学的反应非常复杂，同时受到种种因素的影响，所以，至今仍难对它进行定量分析。对面料品燃烧的定性说明也还不很完善。

布料品燃烧的过程包含加热、熔融、裂解和分解、氧化和着火等步骤。在各个步骤进行的速度还受到许多因素的影响。布料品加热后，首先是水分蒸发、软化和熔融这样的物理变化，继之才是裂解和分解等化学变化。物理变化和布料纤维的比热、热导率、熔融热和蒸发潜热等有关；化学变化又决策于纤维的分解和裂解温度、分解潜热的大小。其它，面料品的种类、组织结构、表面形态等对其燃烧也是有影响的。

1 . 涤纶纤维防火机理

材料的防火性，常通过气相防火、凝聚相防火及中断热交换防火等机理实现。抑制促进燃烧反应链增长的自由基而发挥防火功能的属气相防火；在固相中延缓或阻挡高聚物热分解起防火作用的属凝聚相防火；将聚合物燃烧产生的部分热量带走而导致的防火，则属于中断热交换机理类的防火。但燃烧和防火都是非常复杂的过程，涉及很多影响和因素，将一种防火体系的防火机理严格划分为某一种是很难的，实际上很多防火体系同时以几种防火机理起作用。

涤纶纤维织物的防火后整理改性方法工艺简单、成本低,从流通的多样性及对防火要求程度多方面的适应性来看,较原丝改性方法有利。但防火剂如果用量多,则对织物的手感和色泽影响较大。涤纶织物防火后整理的方法大致有以下三类:

1)溶出型防火剂使用方便，防火效果良好，适用于天然及化学纤维织物和纸张的不耐清洗防火后整理，还适用于宾馆、汽车等使用的内装饰材料的防火后整理。

2)将防火剂设计成象分散染料那样的吸附型结构,采纳后整理—上色一浴法工艺。如防火剂JLSUN®ATF.

3）用热溶法将和涤纶亲和性很大的防火剂固着在纤维上。适合于这种方法的防火剂品种不多,对手感影响小，耐洗牢度好。如防火剂JLSUN®ATP.

2．涤纶纤维的热裂解

纤维的热裂解在面料品的燃烧过程中是一个至关重要的步骤，它决策裂解产物的组成和比例，对能否续燃关系极大。了解面料品的热裂解及热裂解的产物，可以援助我们研制防火剂和制定布料品的防火后整理工艺。通过防火后整理使这些易燃物质减少或将其封闭，以达到防火的目的。

涤纶纤维是应用较广的合成纤维之一，它的燃烧和其他合成高分子材料一样，和高温热源接触，汲取热量后发生热裂解反应，热裂解反应生成易燃气体，易燃气体在空气（氧）存在的条件下，发生燃烧，燃烧产生的热量被纤维汲取后，又促进了纤维继续热裂解和进一步燃烧，形成一个循环。合成纤维延续燃烧，必需具备下列条件：①高聚物分解，能产生可燃气体：②燃烧产生的热量，足以加热高聚物，使之连续不断地产生可燃气体；③产生的可燃气体能和氧气混合，并扩散到已点燃的部分；④燃烧部分蔓延到可燃气体和氧气的混合区域中。针对这四个条件，人们提出了防火的基本原理：减少(或者基本没有)热分解气体的生成，阻碍气相燃烧的基本反应，汲取燃烧区域的热量，稀释和隔离空气。

二 、防火后整理工艺

防火织物可以由防火纤维直接织造而成，由于该法是通过在合成纤维熔融纺丝过程中添加防火材料制成防火纤维，所以它要受到防火材料的种类、物理特性和添加量的影响，否则会直接影响到纤维防火的效果和纤维纺丝过程的实施。由于受防火材料添加量的限制（一般添加量为3-%），所以此种防火纤维一般不会达到理想的防火效果，因此此法用的很少。一般的防火整理过程是采纳织物防火后后整理的方法。根据防火剂的特性和涤纶织物的品种以及织物的用途，采纳不同的后整理方法。

1．耐久防火后整理工艺

使用北京洁尔爽高科技有限公司的JLSUN® ATP可以达到国家防火标准B2级指标，可以耐洗30次以上。

（1）前处理过程：

在防火后整理前好做碱减量处理，以改变涤纶纤维吸水性差，带液低的弱点，有效去除织物表面的杂质，预防其他助剂存在，提高防火后整理效果。

工艺配方：   NaOH     20-30g/l  

阴离子渗透剂 0.2 –0.5g/l    

处理温度和时间：95-100℃    20-60 分钟

处理过的织物充分水洗，去除残碱后烘干

（2） 防火后整理过程：

防火剂ATP的使用量随织物的厚度不同而作相应的调整。

A 处方： ATP防火剂   90-180g/l

5-10% NaOH   调pH 值至 6-6.5 

工艺配方也可以加入交联剂、防泳移剂、柔软剂，以进一步提高效果，但要求进行配伍性实验。

B 化料操作：

先加入少量软水，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，再加入其他助剂后搅拌，并用水稀释至规定刻度。配制好的工作液应完快使用。

C．工艺流程： 二浸二轧（轧液率 50-70%）→烘干（100℃/1-2min）→焙烘（185-195℃/1.5-2min）→水洗→烘干

注意事项：

上述工艺配方和工艺过程根据具体整理条件作适当调整。

(a)加入其他助剂应进行必要的小试试验

(b)焙烘温度必须严格操纵，否则影响耐洗性和防火效果

对一些非常的染料，生产前应做色完变化小试。

2 .非耐久性防火后整理

涤纶织物的非耐久防火后整理和棉织物相似，也是用肯定浓度的硼砂-硼酸、聚磷酸铵等的溶液进行后整理，后整理后的织物通过调节增重一般都能达到所要求的防火效果。较难处理的是薄型涤纶织物，通常在相同的增重下，单位面积质量越大的织物，防火效果越好，因此稀薄织物往往需要较高的增重率。而薄织物对防火剂的吸附不能象厚织物一样充分，防火剂易于在织物表面形成白霜，产生防火剂渗出的现象，影响外观和手感。所以，薄型涤纶织物的防火后整理要兼顾织物的防火性能和后整理效果。典型产品有北京洁尔爽高科技有限公司的SCJ-968等。

防火剂SCJ-968使用方便，防火效果良好，适用于天然及化学纤维织物和纸张的防火后整理，还适用于宾馆、汽车等使用的内装饰材料的防火后整理。SCJ-968外观为无色透明液体，含固量大于20%，能和水互溶，PH值=7-8。非常适用于棉织物的非耐久防火后整理。

工艺流程为：

（1）喷撒处理：SCJ-968  50-80%直接喷洒到窗帘、壁纸、沙发、地毯等装饰织物和汲取性材料上，凉干后即可获得良好的防火效果。

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

三、 防火布料品的有关标准

目前国际上防火面料品的标准很多，如英国BS、德国DIN、加拿大GCSB、美国FS、瑞士SNV、日本JIS、法国ANF、瑞典SIS、中国GB以及国际标淮ISO等。某些国家的地区和组织，如美国的纽约、波士顿、加利福尼亚等大城市或州，以及商务部(DOCFF)、运输部(DOT)和军事机构等；各团体、学会或协会，如国家防火协会(NFPA)、面料化学家和上色家协会(AATCC)、材料试验学会(ASTM)等，均有一套自己的标准和测试方法。不同类别的布料品特意的品种或成品，就有不同的测试方法。

1、我国常用的防火布料品标准

(1)GB8965《防火防护服》

该标准规定了防火防护服的技术要求、试验方法、检验规程、标志、包装、运输和储存，只适用于劳动者从事有明火、散发火花、在熔融金属附近操作和在易燃物质并有发火危险的场所穿用的防火服。其衣料的防火性能应根据GB/T5455进行测试，并达到GB17591中所规定的B1级要求。

(2) GB17591《防火机织物》

该标准规定了防火机织物的产品分类、技术要求、试验方法、检验规则及包装和标志。标准将防火机织物的防火性能分为2个级别：1）B1级：损毁长度≤150MM，续燃时间≤5S，阴燃时间≤5S；2）B2级：损毁长度≤200MM，续燃时间≤15S，阴燃时间≤10S。防火性能的测试方法按照GB/T5455。根据产品用途或由供需双方协商确定考核级别，一般B1级适用于服用和非常需要的装饰用布，B2级适用于各种装饰布。

(3)GB50222《建筑内部装修设计防火规范》

该标准对家庭内装饰织物（如窗帘、帷幕、床罩、家具包布等）的防火要求以及测试方法都做了相关规定。根据GB/T5455垂直法进行测试，地下民用建筑中的装饰织物都必须达到B1级要求，高层民用建筑中的装饰织物都必须达到B1级要求，高层民用建筑中的住宅和旅馆的床罩都要达到B1级要求，而窗帘、帷幕和家具包布根据建筑物和场所的不同也要达到B1级或B2级要求。

2. 防火织物常用的测试方法

(1) 平面燃烧法

在规定条件下,对水平方向的织物试样点火,时间15s,测定火焰在试样上的蔓延距离和蔓延该距离所用的时间,通过测量得到的火焰蔓延时间及火焰蔓延速率来衡量织物的防火效果。

(2) 垂直燃烧法

垂直燃烧法是指利用特定点火源(火焰高度40mm±2mm),在离织物底边20mm中心处对固定在U型夹中的垂直织物进行燃烧,在规定的燃烧时间内,通过考核织物的燃烧状态、续燃时间阴燃时间、损毁长度等指标来测试织物防火性能的一种方法。我国及大部分国家对面料品防火效果测试采纳垂直燃烧法居多,日本用于测试工作装类布料品的防火性能,美国、英国和德国则用于测试儿童内衣、防护服、装饰布的防火性能。在国内外垂直燃烧法是为完善的防火性能测试方法之一,大部分标准已在各行各业中起到了规范指导的作用,如我国的GB8965 98《防火防护服》GB17591 1996《防火机织物》、GB50222 95《建筑内部装饰设计防火规范》、HB5470 96《民用飞机舱内非金属材料燃烧性能要求》、GB8410-87《汽车内装饰材料》,日本的JISD1201 FMVSS302《汽车装饰织物》、TCL1008 69《飞机装饰织物》,美国的NFPA701《窗帘防火性能》等。

(3) 45°斜面燃烧法

在规定条件下,试样斜放呈45°,对试样点火,时间1s, 将试样有焰向上燃烧肯定距离所需的时间作为评估织物燃烧剧烈程度的方法,通过测得的续燃和阴燃时间、损毁面积和损毁长度来衡量织物防火效果。

(4) 限氧指数(LOI)法

限氧指数法是指织物在氧气和氮气混合气体中发生燃烧时,维持织物烛状燃烧所需要的低氧气浓度,限氧指数越大,说明产品的防火效果越好,反之则防火效果越差或不防火。限氧指数法虽具有灵敏度高的优点,但对试验条件以及操作人员的要求较高,而且试验中的氧浓度和织物实际使用条件相差较大,因此限氧指数法特别适合作为科研中的测试手段,而不常在产品生产过程中应用。

防火性能的测试在防火后整理研究中是特别重要的环节。常用的织物防火测试方法有两种:垂直燃烧法和氧指数法。在国家标准GB5455-85中对垂直燃烧法有详完的定义和规范。一般来说,氧指数法比较适合相同材料、相同织物结构的试样防火性的横向对比。单独凭借限氧指数值(LOI)的高低,不足以说明该样品防火性的好坏;而垂直燃烧法所测得的损毁炭长,则可以客观地描述织物防火性。但和垂直燃烧法相比,氧指数法测得数据精确,重现性好。因此,氧指数法更适合用于工艺过程实验使用;垂直燃烧法则可以评价织物的终防火性能。

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