阻燃纤维及阻燃纺织品

阻燃纤维及阻燃纺织品

1.前言

随着科技的发展纺织工业的进步，纺织品种类不断增多，其应用范围和数量大幅度增长，从人们的日常生活到工业，交通运输，军事等诸多领域。随之而来，因纺织品引燃成灾这个古老的难题也显得越来越重要。根据火灾调查结果分析因纺织品不具备阻燃性能被引燃并蔓延引起的火灾占火灾事故的百分之20以上，因此，如何减少纺织品燃烧危险性及燃烧时有毒气体的释放，减少人民生命财产的损失，已引起全人类的关注和重视。

2.我国阻燃纺织品的现状

2.1阻燃纤维的定义

阻燃纤维的定义可以依据其燃烧特性分类说明。纺织材料的燃烧是一个复杂过程，分为三个阶段：(1)材料受热到热裂解温度时，大分子发生裂解，生成低分子产物，包括可燃气体、不可燃气体和碳化残渣；(2)可燃气体与氧气混和，温度达到着火点或遇其他火源时，着火燃烧并释放光、热、烟；(3)放出的热量使纤维继续燃烧，引起火焰蔓延。在有火焰燃烧的同时，还有裂解的碳化残渣与氧发生固相燃烧即阴燃。描述纤维燃烧的指标有极限氧指数LOI、着火点温度、燃烧时间、火焰温度等指标。目前国际上广泛采用极限氧指数LOI(Limit Oxygen Index)来表征纺织品的可燃性。所谓极限氧指数，是指试样在氧气和氮气的混合气体中，维持完全燃烧状态所需的最低氧气体积分数。LOI值愈大，说明燃烧时所需氧气的浓度愈高，常态

下愈难燃烧根据LOI值的大小，各种纤维按其燃烧性能大致可分为易燃、可燃、难燃和不燃四类。

2.2 阻燃纤维的种类

（1）阻燃粘胶纤维。工业上制造耐久性阻燃粘胶纤维的方法，主要有共混阻燃改性和接枝共聚阻燃改性。

（2）阻燃聚丙烯睛纤维。制造耐久性阻燃睛纶的方法，主要有共聚阻燃改性、共混阻燃改性、热氧化法几种。而热氧化法是睛纶的特有方法。

（3）阻燃聚乙烯醇纤维。即维纶，其极限氧指数为19.5。

（4）阻燃聚醋纤维。即涤纶，其极限氧指数为20一22。

（5）阻燃聚丙烯纤维。即丙纶，是成本最低廉的一种合成纤维。在土工布、防护服、装饰行业具有广泛的应用前景，其极限氧指数为17—18。

（6）阻燃聚酞胺纤维。即锦纶，是一种高强、耐磨、弹性好、易染色的纤维，产量仅次于涤纶，其极限氧指数为20—21。由于其特殊的组成，该纤维的阻燃研究一直未有较大的进展。

（7）阻燃聚芳酞胺纤维。即芳纶，具有高强、高模、耐高温性，其极限氧指数为26—30。不同组成和结构的芳纶，具有不同的耐热、 阳燃性能。

（8）PBI纤维。即聚苯并咪唑纤维，是一种非热塑性阻燃纤维，具 有阻燃、耐高温、耐磨、耐化学药品、穿着舒适等优良性能。

（9）PPS纤维。即聚苯硫醚纤维，是一种优良的耐热、耐化学品纺

织，并有良好的纺织性能，主要用于防护织物。

（10）PTO纤维。即聚对苯二甲酞草酸双眯金属赘合纤维，具有优异的阻燃和绝热性能，可作防火服和隔热服。

2.3 阻燃纤维的发展

国内外提高纺织纤维的阻燃性主要有两条途径:一方面改进阻燃工艺提高原先的易燃纤维的阻燃性能,也保持其原有的性能,另一方面,大力开发新型阻燃纤维。为满足市场的多元化需求,以日本为首的各国加强了耐久、高效、复合功能的阻燃纤维的开发。这些纤维根据不同的用途和要求,兼有阻燃、耐热(高温) 、抗菌防臭、芳香、防蚀、抗静电、抗紫外线、防水、防污的功能。传统的易燃纤维的阻燃加工已从单一的阻燃元素发展到两种以上的阻燃元素。如腈纶虽然考虑到成本而保持卤溴作为添加剂,但仍朝着引入含磷和多元协同体系的方向发展。从纤维改性的角度看,朝着双重(阻燃导电)和多重改性的方向 发展。

近年来, 我国在纺织品阻燃技术的研究方面取得了较大进展。中国纺织科学研究院先后研制成功了丙纶阻燃母粒、抗燃烧抗静电复合溶料、安全无毒的毛粘混纺阻燃产品等科研成果; 上海纺织科学研究院也先后研制和开发了酚醛纤维、聚酰亚胺纤维、芳砜纶纤维、阻燃粘胶纤维、耐热纤维等阻燃纺织品; 上海合成纤维研究所、上海纺织研究院、中国纺织大学和山西煤化所、山西纺织研究院承担的攻关项目“预氧丝阻燃织物的配制”通过鉴定; 中国纺织大学研究的高阻燃粘胶纤维及其混纺织物, 氧指数(LOI)达45—50; 陕西省纺织科学研

究所先后完成了“防火、防水、防雾棉盖布整理工艺研究”、“防火棉布整理工艺研究”、“白磷—烧碱法防火剂的研究”、“维纶防火盖布的研究”、“涤棉混纺织物阻燃抗熔整理及阻燃剂SF228合成”、“防火、防水消防战斗服(面料)研究”、“纯棉多功能贴墙布”、“纯棉二纺帆布及阻燃提花家具布”、“涤棉混纺织物阻燃产品开发”、“涤纶阻燃缝纫线研制”、“棉布C55öT45涤棉线阻燃整理”、“羊毛纺织品阻燃整理技术”等科研项目。

2.3 阻燃性能评估方法

现行的纺织品阻燃性能主要是根据实验室的测试结果进行评估，一般有以下指标：（1）点燃难易性；（2）火焰表面传播速度；（3）发烟能见度；（4）燃烧产物的毒性和腐蚀性。（1）、（2）项是主要指标。测试方法有测定材料的燃烧广度、续燃、阴燃时间的基本试验法，极限氧指数（LOI）法，表面燃烧法等。根据火焰与试样的相对位置，又可分为垂直法、水平法、倾斜法。

2.4 国内外阻燃性能试验方法介绍

（1） 垂直法

将一定规格的试样垂直放置, 在下端施加火焰点燃, 经规定时间后撤离, 测量试样的续燃时间、阴燃时间及损毁长度。续燃时间是指火焰撤离后试样持续有焰燃烧的时间; 阴燃时间是指有焰燃烧终止后, 或者火焰撤离后试样持续无焰燃烧的时间; 损毁长度是指燃烧终止后, 在规定方向上试样损毁面积的最大距离。国内标准有GB/T5455 —1997《纺织品燃烧性能试验垂直法》。

（2） 45度法

45度法与垂直法基本相同, 区别是试样呈45度放置, 另外增加一项损毁面积。损毁面积是指燃烧终止后试样损毁的总面积。国内标准是GB/T14645—1993《纺织织物燃烧性能45度方向损毁面积和接焰次数测定》。

（3） 氧指数法

将一定规格的试样垂直放置在氧、氮混合气流中,在上端施加火焰, 测定试样刚好维持燃烧状态所需要的最低氧气浓度(称氧指数), 以体积百分率表示。国内标准有GB/T5454—1997《纺织品燃烧性能试验氧指数法》, 非等效采用国际标准ISO4589：1984, 其主要技术内容、试验方法程序与国际标准一致。

（4） 阻燃纤维研制方法

目前阻燃纤维的研制方法，主要有共聚阻燃改性、共混阻燃改性、复合纺丝阻燃改性、阻燃剂接枝阻燃改性和织物后整理阻燃改性等。 目前涤纶的阻燃改性有共混改性和共聚改性两种方法：共混改性是在聚醋切片制造过程中添加共混阻燃剂，制造阻燃切片，或在纺丝时添加阻燃剂与聚醋熔体共混成阻燃纤维共聚改性是在制造聚醋过程中， 加入共聚型阻燃剂做单体，通过共聚方法制造阻燃聚醋。国外的阻燃涤纶，其性能和功能往往是多元化，即阻燃涤纶往往是阳离子可染和抗起毛起球功能的复合产品。国内阻燃纤维的开发比较早，近 10年来，我国已有一些科研单位和工厂相继研发了若干阻燃纤维投产如阻 燃锦纶、阻燃丙纶、阻燃睛纶、阻燃粘胶纤维等，为我国纺织品的阻

燃技术开辟了新的途径。

3. 我国纺织品阻燃的发展趋势

随着纺织技术的快速发展，我国的阻燃纺织品近年来也获得了长足的进步，并呈现出不同的发展趋势。目前多数阻燃纤维或织物仅具有阻燃功能, 不能满足某些部门的特殊要求, 如阻燃拒水、阻燃拒油、阻燃抗静电, 发展阻燃多功能产品势在必行。如在生产方法上采用多种形式相结合, 对阻燃纤维织物进行防水、拒油整理; 采用阻燃纤维纱与导电纤维交织以生产抗静电的阻燃纤维; 利用阻燃纤维与高性能纤维进行混纺交织生产耐高温织物; 采用阻燃纤维与棉粘胶等纤维混纺以改善最终产品舒适性并降低成本等。

阻燃功能纺织品除早期的阻燃防热辐射、阻燃抗静电以外，近年来根据纺织品面料应用场所不同提出了新的要求，如日本专利报道的用于浴室等潮湿环境下的窗帘、帷幕等，除阻燃外，还要求防霉和拒水；用于服用、沙发和床单等面料要求阻燃外还需具有卫生保健功能。在军事领域，作战服和军事装备的伪装材料不仅要求具有阻燃性，还要求具有防伪功能。在我国，阻燃抗静电纺织品研究较成熟，对阻燃拒水和拒油产品也有研究，具有卫生保健功能的纺织品开发值得关注。

阻燃纺织品的研究开发, 生产和应用应视为系统工程, 涉及行业广泛, 除纺织系统外, 其它工业领域应配合支持。因此, 应加强交流合作。目前, 中国纺织科学研究院设立了“全国纺织阻燃技术协作网”, 现已吸收60多家成员单位, 将科研、生产、经营、信息等单

位组织在一起, 及时交流国内外纺织品阻燃的法规、标准测试方法、最新科研成果, 定期举办学术交流及编辑出版有关网员活动情况的“网讯”, 向政府部门反映有关阻燃纺织品发展及应用的意见和建议。而国际间的交流合作, 会促进我们学习和借鉴外国先进技术和经验, 缩短我国与发达国家的差距。

4.结束语

纺织品的使用是构成火灾威胁的重要因素之一。采用阻燃化的方法对纺织品进行处理，是降低火灾危险性的重要措施。制定适时可行有严格要求的技术规范，是保证其阻燃措施落实的重要手段。结合纺织品阻燃要求，开发和生产阻燃、低烟、性能优异的阻燃防护装备及用品， 加强消防安全监督管理，可以从根本上预防纺织品的火灾威胁，给 人民生命财产提供安全保证。

参考文献:

[1]齐鲁,江辉.阻燃纤维材料的现状与发展趋势[J].材料导报,2003, 1(17): 39－41.

[2]于永忠.阻燃材料手册.北京: 群众出版社,1980.

[3]欧育湘.实用阻燃技术[M].北京:化学工业出版社,2002.

[4]LYONS J W.The chemistry and uses of fire retardants[M]. New York:Wiley inter-science,1970.

[5]CHRISTY R M.Standards,bans and flame retardants[J]. Plastics compounding,1993,16(5): 56－72.

[6]GB17591《阻燃机织物》[S].

[7]GB8965《阻燃防护服》[S].

[8]薛恩钰. 阻燃科学及应用.北京:国防工业出版社,1987.

[9]罗益锋,申屠年.高科技纤维重要意义评述(一)[J].高科技纤维与应用,2002,27(5):1－5.

[10]张凤涛.简述阻燃织物的应用与加工[J].山东纺织科技,2004(6):25-27.

[11]白景瑞，腾进.阻燃剂的应用与研究进展[J].宇航材料工艺,2001(2):10-12;55.

[12]杨栋樑.阻燃整理(二)[J].印染,1989,15(6):47-54.