新型阻燃纺织品的发展动态

新型阻燃纺织品的发展动态 --- 消防 0701 18 夏涛 21 世纪初世界人口达到 63 亿。工业国家每年有七八百万次火灾登记在案，火灾中死 亡人数达七

八万人，更有 50〜80万人被烧伤。这些国家因火灾造成的经济损失占其社会 生产总值的 1% ，其中三分之一是直接火灾损失，三分之二则用于防火灾措施。目前使用 的纺织材料大都属于易燃或可燃性材料。 纺织品常常是造成火灾的最初着火物而且每年因火 灾造成的人员伤亡和经济损失不计其数。 如何减少纺织品燃烧危险性及燃烧时有毒气体的释 放，降低生命财产损失， 已引起全人类的关注和重视。因此， 有关阻燃的各个方面已成为人 们关注的课题。 阻燃纺织品是安全防护类纺织品的重要品种之一， 目前已广泛应用于石油、 化工、冶金、 造船、 消防、国防等领域。 本文从原料和工艺两方面介绍了当前阻燃纺织品的发展现状及趋 势，同时提出利用标准与规的制定和更新推动阻燃纺织品的技术发展。 目前， 为使纺织品具 有阻燃特性一般采取的方法主要是使用较难燃烧的材料编制纺织品使其的燃烧性能下降和 使用阻燃剂对纺织品进行再处理。 按照阻燃性能持久性从低到高， 可以简单地将阻燃防护类 产品分成 5 类：（ 1 ）对纺织品进行表面整理（单面或双面）；（ 2）通过功能化合物接枝 进行表面化学改性或等离子诱导反应使表面活化；（ 3 ）少量阻燃纤维与非阻燃纤维混纺形 成织物；（ 4 ）在预纺丝阶段或挤出阶段添加与纤维类型相匹配的阻燃剂，阻燃剂融入并在 纤维分子链中分散， 发挥其功效； （ 5 ）在聚合过程中加入特殊的共聚单体形成改性聚合物， 然后纺丝得到自阻燃纤维。 毫无疑问， 最后一种纤维形成的纺织品具有持久不变的阻燃性能。 评判织物的阻燃性能通常采用两种标准 :一是从织物的燃烧速率来进行评判，即经过阻 燃整理的面料按规定的方法与火焰接触一定的时间， 然后移去火焰， 测定面料继续有焰燃烧 的时间和无焰燃烧的时间， 以及面料被损毁的程度。 有焰燃烧的时间和无焰燃烧的时间越短， 被损毁的程度越低， 则表示面料的阻燃性能越好； 反之， 则表示面料的阻燃性能不佳。 另一 种是通过测定样品的氧指数 （也称极限氧指数 ） 来进行评判。面料燃烧都需要氧气，氧指数 LOI 是样品燃烧所需氧气量的表述，故通过测定氧指数即可判定面料的阻燃性能。氧指数 越高则说明维持燃烧所需的氧气浓度越高， 即表示越难燃烧。 该指数可用样品在氮、 氧混合 气体中保持烛状燃烧所需氧气的最小体积百分数来表示。 从理论上讲， 纺织材料的氧指数只 要大于 21 %（ 自然界空气中氧气的体积浓度 ） ，其在空气中就有自熄性。 根据氧指数的大小， 通常将纺织品分为易燃 （LOI < 20 %） 、可燃 （LOI = 20 % 〜26 %） 、难燃 （LOI = 26 % 〜 34 %） 和不燃 （LOI > 35 %） 四个等级。事实上，几乎所有常规纺织材料 （纤维） 都属易燃或 可 燃的围。 1.纺织物的一般使用材料

（ 1 ）棉纤维 纤维素是由许多脱水的B -葡萄糖（C6H10O5）以1 , 4甙键联接的多糖类，而棉纤维的 主要成分是纤维素，经热重分析可知 ：在200 C以下，棉纤维 ①素吸热产生不燃性气体，如 水蒸汽和痕量二氧化碳；超过 200 C后，水蒸汽和二氧化碳的生成量减少，纤维素的分子 链开始断裂，但生成的气体仍不会着火燃烧； 300 C以上时，产物主要是可燃性醛酮类和 焦油等；超过500 C,主要由炭化物生成残渣。经阻燃整理的棉纤维，在 300 C左右就 开始脱水炭化，抑制了 400 C以上纤维素1 , 4甙键断裂时生成左旋葡聚糖。 3-葡萄糖1 , 4甙键断裂的中间产物是左旋葡聚糖或 1 , 6-脱水-3-D呋喃葡萄糖（1 , 6-anhydro- 3 -D-glucofuranose） ，前者容易生成各种可燃性气体。

（2）涤纶纤维 涤纶纤维②的化学成分是聚对苯二甲酸乙二酯。裂解产物有气体、焦油状高沸点物和残 渣。 3 类裂解产物的比例随温度不同而异。其中，气体随温度升高而增加，焦油状高沸点 物在600 C时出现最大值，而残渣则随温度升高而减少。气体和焦油状高沸点物是决定其 燃烧性的关键。 U.Einsele 研究后指出 ：涤纶纤维的裂。解产物至少有 30 种以上。涤纶纤 维燃烧时产生的大量烟雾是由苯、 苯甲酸、 对苯二甲酸等芳香族化合物引起的， 与纤维素的 裂解产物相比， 其裂解产物的自燃温度高。 涤纶纤维不论是否已做阻燃整理， 其热重分析和 差示扫描量热法的曲线图谱都无太大差别， 甚至裂解物也雷同。 据此可认为其阻燃剂的作用 主要发生在气相。 2. 阻燃剂的应用现状

阻燃整理主要在纺织品后整理过程中对织物进行表面处理， 即通过吸附沉积、 化学键合、 非极性德华力结合及粘合等作用，使阻燃剂固着在织物上，从而获得阻燃效果。 ③ 阻燃整理方法：主要对待阻燃织物进行表面处理，以达到阻燃目的，加工方式有 3 种。 1 ．喷涂

适宜于不需洗涤织物或洗涤次数极少的装饰织物和建筑用织物， 如地毯、 墙布等。 喷涂 加工后一般不经水洗等后处理，对阻燃剂的选择要求不高，工艺简单，操作简便。 2．浸轧和浸渍

适宜于加工睡衣、 床上用品和家具用品等， 也可加工外衣。 要求阻燃剂的耐洗牢度优良。 可结合其他特种功能－浴浸轧型整理，也可分步加工。此种加工方式工艺复杂，适应围广， 成本较喷涂 高。 3．涂层

适宜于加工劳动保护服， 以及装饰织物。 对阻燃剂的选择要求较高， 要求阻燃性和耐热 性好。 在加工过程中，一般与其他特种功能涂层同时进行。 在这 3 种阻燃整理加工方式中，最常用的是浸轧法。 ④ 通过阻燃整理可以实现阻燃效果的纺织材料包括棉、麻、粘胶纤维以及混合纤维（如 50% 棉与50% 涤纶的混合产品）等。通常，人们运用织物涂层的方法来达到阻燃目的，但 有时也通过在

纤维成形过程中， 将化学阻燃剂加入纺丝液中以实现阻燃效果。 化学阻燃剂通 常以气态或凝聚相的形式出现。 卤素气体是最常见的气态阻燃剂， 氯化物或溴化物是其中最 常用的。 另外， 关于利用纳米添加剂增强材料阻燃性能的研究目前也非常活跃。 随着阻燃纺 织品的大力发展， 阻燃剂的安全和生态评估显得越发重要。 通过后整理将阻燃剂添加到纤维 或织物上， 是目前实现阻燃性能的主要方式之一。 阻燃剂的安全和生态评估主要是评估它们 的安全性和生物可降解性。 安全性包括阻燃剂本身以及阻燃剂整理工艺过程和燃烧时所产生 物质的急性毒性、致癌性、对皮肤的刺激性、 致变异性和对水生物的毒性等。目前主要考核 阻燃剂本身， 生物降解性近年来受到重视， 生物降解性差的物质将会积聚， 对环境造成严重 影响。 下面就从新型阻燃剂的开发使用和研发新型阻燃纤维用于纺织品加工这两个方面来阐 述阻燃纺织品的发展方向。 和所有的消防类产品一样，国家对阻燃纺织物也有着相应的强制规定。早在 20 世纪 90 年代制定发布的纺织品燃烧性法规有 GB17591 — 1998 《阻燃机织物》和 GB50222 —1995 《建筑部装修设计防火规》两个。前者对所有阻燃织物通用，其中包括室装饰布， 规定了其燃烧性性能等级要求和测试方法；后者则是专门针对窗帘、帷幕、 床罩、 家具包布 等家用装饰织物的燃烧性法规， 规定了其燃烧性要求和测试方法。 2001 年起， 出台了一系 列的法规及相应的标准。 如公安部消防局组织制定了强制性国家标准 GB20286-2006 《公 共场所阻燃制品及组件燃烧性能要求及标识》 ，于 2007 年 3 月 1 日正式实施， 2008 年 7 月 1 日强制执行。该标准强调公共场所使用的装饰墙布（毡）、窗帘、帷幕、装饰包布

毡）、床罩、家具包布等阻燃织物的燃烧性能应符合有关规定的标准。此外，公安部消防 局还根据有关法规制定了《阻燃制品标识管理办法》 （试行）。县阻燃控股集团参与制定的

《阻燃织物》国家标准也早已经通过了专家评审。 ⑤另外，我国地区在阻燃制品的管理方面 制定了相关的规定， 并建立了较为完善的制度和管理体系。 地区消防法第 11 条规定的阻燃 家用纺织品有：地毯，窗帘：布质制窗帘，布幕：供舞台或摄影棚使用之布幕。 ⑥ 首先介绍对于用于纺织品处理的新型阻燃剂。 针对阻燃剂本身的特性， 结合燃烧的特点， 无卤、低毒、抑烟将是阻燃剂发展的重要方向，磷系、硼系、硅系等新型阻燃剂将得到更多 的关注。 以聚酯类合成纤维的阻燃整理剂为例， 它主要含溴和氯。 由于使用较少的添加量即 可获得较好的阻燃效果， 溴系阻燃剂与增效剂一时成为合成纤维和塑料阻燃剂的主流。 但在 燃烧时它们会释放出带有刺激性和腐蚀性的卤化氢气体， 尤其是常与协同剂锑氧化物配合使 用时，会释放出大量的烟， 这对生命安全造成一定的威胁， 因此正逐渐被新型阻燃剂所取代。 一．利用甲基膦酸二甲酯、五氧化二磷和季戊四醇合成棉织物用无甲醛阻燃剂 ⑦ 利用甲基膦酸二甲酯、 五氧化二磷和季戊四醇合成棉织物用无甲醛阻燃剂， 甲基膦酸二 甲酯、五氧化二磷和季戊四醇的用量对阻燃剂的外观及应用性能有显著影响。 当甲基膦酸二 甲酯用量 140g 、五氧化二磷用量 150 g 、季戊四醇用量 80 g 时，合成的阻燃剂效果最为 理想。 所合成的阻燃剂不含甲醛，应用过程中也不使用含甲醛助剂，较为环保。在阻燃剂用 量 400g ?L-1 ，交联剂用量 60 g ?L-1 ，催化剂用量 30 g ?L-1 的情况下， 具有较好的阻燃性。 二． Ciba （汽巴）公司推出的阻燃剂 Ciba ? Fla mestab ? NORTM 116 是一种可以 熔融加工的非卤化阻燃剂，已证实在聚烯烃纤维中（包括非织造布）具有极好的阻燃效果， 由于改进了阻燃剂在紫外线下的稳定性，广泛应用于产业用纺织品行业。 三． Huntsman （亨斯迈）公司推出了用于涤纶、棉和涤 / 棉混纺产品的新型阻燃剂 FLOVA N CW F ，这一新产品中含有磷和氮，且不含卤族元素，具有较高的产品性价比， 并能赋予处理后的织物以柔

软的手感。 四．英国 Firestop 公司最新推出了两类用于纯涤纶织物的阻燃剂 — Firestop PFRA 和 Firestop PESX ，用于工作服、汽车用纺织品和窗帘等的阻燃整理中。 Firestop PFRA 是一类不含卤素和锑元素的有机磷类阻燃剂， 不会产生任何有害物质， 完全环保； 适用于连 续浸轧工艺，能承受 50次水洗（60 C, 100% 涤纶）。Firestop PESX 是一类未经溴 化处理的、 不含锑的有机磷类阻燃剂， 不会产生任何有害物质， 完全环保； 适用于浸染工艺， 无需使用分散剂或匀染剂， 但需添加助剂 Firestop PXCO （增强阻燃效果） ，能承受 50 次 水洗（60 C）。