【知识】阻燃面料

PS:阻燃面料并不是点不着，即使被明火点着，也能在离开明火12秒内自动熄灭

所谓阻燃，不是指阻燃整理后的纺织品在接触火源时不会燃烧，而是指使织物在火焰中能降低其可燃性，能减缓蔓延的速度，不形成大面积的燃烧；而离开火焰后，能很快自熄，不再燃烧或阴燃。目前阻燃纤维的品种主要有：阻燃涤纶、阻燃腈氯纶、阻燃维纶、阻燃粘胶、芳砜纶、玻璃纤维、聚四氟乙烯纤维、聚酰胺－酰亚胺纤维、聚苯并咪唑纤维、酚醛纤维等。

阻燃纤维阻燃的基本原理是减少热分解过程中可燃性气体的生成和阻碍气相燃烧过程中的基本反应。其次，吸收燃烧区域中的热量，稀释和隔离空气对阻止燃烧也有一定的作用。

面料阻燃基本原理
1、表面覆盖阻燃
有些物质(如硼纱、硼酸等)加热时熔融，在纤维表面形成一层玻璃状的膜，能够阻碍氧的提供；或像磷化物那样，主要在固相产生作用，促进碳化，阻止可燃性气体的释放。有的阻燃剂也可能受热分解，产生不燃性气体浮在纤维表面隔离空气或稀释可燃性气体，从而产生阻燃效应，如KHCO3热分解产生的CO2气体。

2、吸热阻燃
通过阻燃溶剂吸热脱水、相变、分解或其它吸热反应，降低聚合物表面和燃烧区域的温度，从而减慢高聚物的热分解速度。这类化合物包括Al2O3•3H2O、TiO2、TiO3、ZnO和BaO等。Al2O3•3H2O之所以能够抑制燃烧，是由于在加热时，这种三水化合物吸热，可延缓升温。当温度升到222℃～230℃时，三水氧化铝分解成无水氧化铝和水，能更多地吸收热量，而水蒸汽又可使可燃性气体稀释与冷却，从而达到阻燃目的。

3、凝聚相阻燃
凝聚相阻燃主要是利用阻燃剂影响聚合物的分解过程，减少可燃性气体的产生。这种方法对纤维素材料特别有效。
纤维素受热时，可沿着两个方向发生热分解，它可以经过生成左旋葡聚糖的中间产物而形成挥发性的有机可燃性低分子物；另外，可以在酸性物质的催化下，形成水和不易燃烧的碳。

4、气相阻燃
通常认为，在聚合物燃烧过程中，大量生成的自由基促进气相阻燃反应。如能设法捕捉并能消灭这些自由基，就可控制燃烧，达到阻燃的目的。实践证明，通过添加少量具有捕捉自由基效果的抑制剂，可显著提高阻燃性能。这种方法对于防止以自由基进行的火焰传播，效果也很显著。

5、尘粒的壁面效应
当自由基与器壁或尘粒表面接触时，可能失去活性。在尘粒或容器壁面可发生下述反应：H•+O2=HO2•
这样，由于在尘粒表面生成大量活性比H•、HO•等低得多的HO2•，从而可以抑制燃烧过程的继续进行。

6、熔滴效应

某些热塑性合成纤维，如聚酰胺、阻燃涤纶，在加热时发生收缩熔融，与空气的接触面积减少，甚至发生熔滴下落而离开火源，使燃烧受到一定的阻碍。纤维素纤维与聚酯纤维的混纺织物，因为纤维素纤维不发生熔融而阻碍聚酯的熔滴作用，使它们的阻燃改性更为困难。


几种常见面料的阻燃整理工艺

一、亚麻织物的阻燃整理
（1）暂时性的阻燃整理：整理后能使织物保持优良的防火性能，但一经水洗阻燃效果会全部消失。一般耐洗次数15次以下。经过一段时间后，必须重新进行防火处理，才能恢复防火性能。此类整理剂有：钛和锑的金属氧化物和卤化物、磷酸氢铵和氨基磺酸胺、硼酸、硼砂等。该类整理剂主要适用于窗帘、帷幕、装饰用不常洗的织物。

（2）半耐久性的阻燃整理：整理后阻燃效果能够保持较长时间，但经过多次洗涤后又能消失，一般耐洗次数15-50次。经常用的此类整理剂是四羟甲基氯化物与双氰胺的混合物。

（3）耐久性的阻燃整理：耐久性的阻燃整理剂利用化学的方法在纤维内部或表面进行聚合或共聚，形成一层不溶于水和一般溶剂的聚合物，或用乳胶树脂将不溶于水的阻燃整理剂粘附在纤维上。常用的此类整理剂是四羟甲基氢氧化磷。新型阻燃剂体系应朝着无卤、低烟、无毒方向发展，使用的亚麻织物的阻燃整理剂在实现绿色环保的同时，以提高亚麻纤维织物阻燃综合性能为发展目标。


涤纶织物的阻燃整理到目前为止还没有找到一种非常适宜的理想阻燃剂。现主流用环状膦酸酯对涤纶阻燃效果相对较好，并且毒性不大，符合环保要求。

产品特点：适用于100％聚酯纤维耐洗型的阻燃加工；不含卤素及甲醛；可耐水洗；焙烘温度至少在180℃以上；与PU树脂并用涂层，也具有良好的阻燃特性。


三、毛织物的阻燃整理
羊毛不属于易燃纤维，因其具有较高的回潮率(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、硼酸溶液浸渍法。这种方法阻燃效果良好，但不耐水洗。20世纪60年代后采用THPC处理，耐洗性较好，但工序繁复，手感粗糙，失去了毛织物的品格。

在酸性条件下(一般pH控制在2.5左右)，温度为70℃，处理30min，该项技术在染色前后或染色过程中均可进行。其阻燃机理为，酸性条件下，羊毛上氨基变为氮基正离子，与阻燃剂阴离子发生反应，产生吸附，燃烧时可增加炭的形成，减少可燃性气体的产生，从而达到阻燃的目的。


四、锦纶织物的阻燃整理
主要是采用含硫阻燃剂，如硫脲、硫氰酸铵、硫酸铵、硫胍等对锦纶整理可以获得较好效果，但此类的阻燃剂都不是耐洗性阻燃剂。


五、腈纶织物的阻燃整理
腈纶比涤纶、锦纶更易燃烧，氧指数仅为18-18.5，是一种易燃烧纤维。青岛大学纺织服装学院研究开发了腈纶绒类装饰织物用系列阻燃剂，对绒面织物背面阻燃涂层，产品的氧指数达29以上，炭长8 cm以下，基本无继燃、阴燃，所研制的腈纶绒类装饰布可用于汽车、飞机、宾馆及家庭的沙发布、装饰布等。


六、涤棉混纺织物的阻燃整理
涤/棉混纺织物的用量很大，其阻燃产品的研究也就相当活跃。涤纶和棉织品因是两种纤维，燃烧性能不同，同时混纺后使燃烧过程变得更为复杂。棉纤维燃烧后炭化，而涤纶燃烧时熔融滴落，由于棉纤维成为支持体，能使熔融纤维集聚，并阻止它滴落，使熔融纤维燃烧更加剧烈，即所谓“支架效应”，故涤/棉混纺织物的阻燃整理更加困难。一般采用氨熏法两次整理工艺或溴锑复合体系(例如十溴联苯醚和三氧化二锑的水分散液)，采用轧烘焙工艺进行整理；国外也有部分氮-磷类的阻燃剂可用于涤/棉的阻燃整理。


阻燃整理方法


1）浸轧焙烘法：阻燃整理工艺中应用广的一种。工艺流程为浸轧-预烘-焙烘-后处理。浸轧液一般由阻燃剂、催化剂、树脂、润湿剂和柔软剂组成，配置成水溶液或乳液进行整理。

2）浸渍焙烘法（吸尽法）：是将组织在阻燃液中浸渍一定时间后，再干燥焙烘使阻燃液被纤维聚合体吸收。

3）有机溶剂法：是使用非水溶性的阻燃剂，其优点是阻燃整理时的能耗低。但在实际操作中，要注意溶剂的毒性和燃烧性。

4）涂布法：将阻燃剂混入树脂中，靠树脂的粘合作用是阻燃剂固着在织物上。根据机械设备的不同分为刮刀涂布法和浇筑涂布法。


发展趋势


(1)开发高效、无毒、对材料性能影响小的阻燃剂。从而趋向反应型阻燃剂的开发以及具有较好的相溶性的添加型阻燃剂的开发。

(2)开发具有协同作用的阻燃剂，如磷、氮、溴在分子或分子间的结合。

(3)具有不同应用范围的系列阻燃剂的开发。

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