1、第二章第二章 阻燃纤维及纺织品阻燃纤维及纺织品第一节 阻燃纺织品研究概况n纺织品阻燃的历史纺织品阻燃的历史公元前公元前83年，希腊人用矾溶液处理木质碉堡年，希腊人用矾溶液处理木质碉堡1683年，意大利剧院黏土和石膏作为阻燃添加剂，年，意大利剧院黏土和石膏作为阻燃添加剂，对剧院的幕布进行阻燃处理对剧院的幕布进行阻燃处理1735年，英国人怀尔德发表阻燃剂的第一篇专利年，英国人怀尔德发表阻燃剂的第一篇专利1820年，盖年，盖-吕萨克的研究奠定了阻燃理论的基础吕萨克的研究奠定了阻燃理论的基础1913年，化学家珀金年，化学家珀金20世纪世纪30年代，开发了阻燃棉纤维的反应型阻燃剂年代，开发了阻燃棉纤维的
2、反应型阻燃剂n纺织品阻燃的历史纺织品阻燃的历史1947年，利特尔著年，利特尔著阻燃纺织品阻燃纺织品1953年，美国农业部对棉布进行耐久阻燃整理年，美国农业部对棉布进行耐久阻燃整理20世纪世纪60、70年代，天然纤维织物阻燃技术投入使年代，天然纤维织物阻燃技术投入使用用20世纪世纪80年代以后年代以后n随着人们对纺织品要求的提高，应考虑阻燃纺织品随着人们对纺织品要求的提高，应考虑阻燃纺织品的公害问题的公害问题纺织纤维的燃烧性分类纺织纤维的燃烧性分类分类分类燃烧特性燃烧特性限氧指限氧指数数%纤维种类纤维种类阻燃纤阻燃纤维维不燃纤不燃纤维维明火不能点燃明火不能点燃35玻璃纤维、金属纤维、石棉玻璃纤维
3、、金属纤维、石棉纤维、碳纤维等纤维、碳纤维等难燃纤难燃纤维维遇火能燃烧或炭遇火能燃烧或炭化，离火自熄化，离火自熄2634氯纶、偏氯纶、芳纶、改性氯纶、偏氯纶、芳纶、改性腈纶、酚醛纤维等腈纶、酚醛纤维等非阻燃非阻燃纤维纤维可燃纤可燃纤维维2026涤纶、锦纶、维纶、蚕丝、涤纶、锦纶、维纶、蚕丝、羊毛等羊毛等易燃纤易燃纤维维20棉、麻、粘胶纤维、丙纶、棉、麻、粘胶纤维、丙纶、腈纶等腈纶等限氧指数限氧指数Limiting Oxygen Index：指在规定的试验条件下，使材料恰好能保持：指在规定的试验条件下，使材料恰好能保持燃烧状态所需氧氮混合气体中氧的最低浓度，用燃烧状态所需氧氮混合气体中氧的最低浓
4、度，用LOI表示：表示：LOI=O2/(O2+N2)x100%通常按阻燃效果的耐洗程度将阻燃纺织品分为三类：通常按阻燃效果的耐洗程度将阻燃纺织品分为三类：1.暂时性阻燃纺织品：经水洗后即失去阻燃性暂时性阻燃纺织品：经水洗后即失去阻燃性能的阻燃纺织品。如沙发布、电热毯等面料。能的阻燃纺织品。如沙发布、电热毯等面料。2.半耐久性阻燃纺织品：阻燃效果能耐半耐久性阻燃纺织品：阻燃效果能耐115次温和洗涤。如窗帘、幕布等。次温和洗涤。如窗帘、幕布等。3.耐久性阻燃纺织品：阻燃效果能耐耐久性阻燃纺织品：阻燃效果能耐50200次皂洗。如服用织物、床上用品。次皂洗。如服用织物、床上用品。n阻燃纤维及纺织品的制
5、造方法阻燃纤维及纺织品的制造方法1.赋予纤维阻燃性能的方法主要有提高成纤高聚物的热稳定性赋予纤维阻燃性能的方法主要有提高成纤高聚物的热稳定性和纤维改性两种方式和纤维改性两种方式l提高成纤高聚物的热稳定性：即提高热裂解温度，抑制可燃性气体的产提高成纤高聚物的热稳定性：即提高热裂解温度，抑制可燃性气体的产生，增加炭化程度。生，增加炭化程度。在大分子上引入苯环或芳杂环，增加分子链刚性；纤维中线型大分子链在大分子上引入苯环或芳杂环，增加分子链刚性；纤维中线型大分子链间的交联；金属离子螯合交联形成网络结构；纤维预氧化等间的交联；金属离子螯合交联形成网络结构；纤维预氧化等l纤维改性：共聚法、共混法、纤维后
6、处理法等纤维改性：共聚法、共混法、纤维后处理法等2.织物阻燃整理：通过化学键合、化学粘合、吸附沉积及分子织物阻燃整理：通过化学键合、化学粘合、吸附沉积及分子间范德华力结合等作用，使阻燃剂固着在纤维或织物上，从间范德华力结合等作用，使阻燃剂固着在纤维或织物上，从而使织物获得阻燃性能的加工过程。而使织物获得阻燃性能的加工过程。第三节 纺织纤维的热裂解及阻燃机理n纺织纤维的热裂解纺织纤维的热裂解纤维、热、氧气是纤维燃烧的三个关键要素纤维、热、氧气是纤维燃烧的三个关键要素火源火源纤维纤维裂解裂解不燃性气体不燃性气体可燃性气体及挥发物可燃性气体及挥发物难挥发的裂解产物难挥发的裂解产物固体含炭残渣固体含炭
7、残渣熔体滴落离开火源熔体滴落离开火源熔融收缩熔融收缩氧气氧气热量热量燃烧燃烧n纤维和纺织品的阻燃机理纤维和纺织品的阻燃机理阻燃是指降低材料在火焰中的可燃性，减缓火焰蔓延速度，阻燃是指降低材料在火焰中的可燃性，减缓火焰蔓延速度，当火焰移去后材料能很快自熄，减少燃烧。当火焰移去后材料能很快自熄，减少燃烧。阻燃有物理、化学及两者结合作用等多种形式。阻燃有物理、化学及两者结合作用等多种形式。l覆盖层作用覆盖层作用l气体稀释作用气体稀释作用l吸热作用吸热作用l熔滴作用熔滴作用l提高热裂解温度提高热裂解温度l凝聚相阻燃凝聚相阻燃l气相阻燃气相阻燃l阻燃协同效应阻燃协同效应n纤维素纤维的热裂解和阻燃机理纤维
8、素纤维的热裂解和阻燃机理纤维素纤维的裂解过程和产物纤维素纤维的裂解过程和产物l有焰燃烧有焰燃烧l无焰燃烧（阴燃）无焰燃烧（阴燃）裂解过程：裂解过程：l初始裂解阶段：温度低于初始裂解阶段：温度低于370l主要裂解阶段：温度在主要裂解阶段：温度在370431l残渣裂解阶段：温度高物残渣裂解阶段：温度高物430l减聚相阻燃减聚相阻燃l气相阻燃气相阻燃l阻燃协同效应阻燃协同效应n蛋白质纤维的燃烧和阻燃机理蛋白质纤维的燃烧和阻燃机理目前蛋白质纤维特别是羊毛纤维的阻燃主要用钛、锆、钨等目前蛋白质纤维特别是羊毛纤维的阻燃主要用钛、锆、钨等络合物络合物n合成纤维的燃烧机阻燃机理合成纤维的燃烧机阻燃机理腈纶属易
9、燃纤维，锦纶遇火燃烧很慢，丙纶属于易燃纤维腈纶属易燃纤维，锦纶遇火燃烧很慢，丙纶属于易燃纤维合成纤维种类不同，其阻燃机理也有所不同合成纤维种类不同，其阻燃机理也有所不同第四节 阻燃剂n对阻燃剂的要求对阻燃剂的要求l对纤维或纺织品有显著的阻燃作用对纤维或纺织品有显著的阻燃作用l要有良好的阻燃耐久性，包括耐水洗、耐干洗、耐气候等要有良好的阻燃耐久性，包括耐水洗、耐干洗、耐气候等l不影响或较少影响纤维和织物的色泽、外观、手感和其他物不影响或较少影响纤维和织物的色泽、外观、手感和其他物理机械性能理机械性能l无毒、无刺激性，有生物可降解性，燃烧后发烟量少，烟雾无毒、无刺激性，有生物可降解性，燃烧后发烟量
10、少，烟雾无毒性无毒性l纤维用阻燃剂应有较高的热分解温度纤维用阻燃剂应有较高的热分解温度l价格低廉，应用工艺简单价格低廉，应用工艺简单n无机阻燃剂特点：热稳定性好、不挥发、发烟少、不产生有毒和腐蚀性气体、价格低廉等无机阻燃剂无机阻燃剂独效阻燃剂独效阻燃剂阻燃协效剂阻燃协效剂辅助阻燃剂辅助阻燃剂阻燃填充剂阻燃填充剂磷系：赤磷、聚磷酸铵、磷酸盐等磷系：赤磷、聚磷酸铵、磷酸盐等锑系：氧化锑、卤化锑锑系：氧化锑、卤化锑锡系：氧化锡、氢氧化锡锡系：氧化锡、氢氧化锡钼系、锆系、硼系钼系、锆系、硼系氢氧化铝、氢氧化镁、碳酸钙氢氧化铝、氢氧化镁、碳酸钙n有机阻燃剂有机阻燃剂按阻燃元素分：磷系、卤系、硫系、硼系按
11、阻燃元素分：磷系、卤系、硫系、硼系按烃基结构分：脂肪族、脂环族、芳香族按烃基结构分：脂肪族、脂环族、芳香族第五节 阻燃纤维的生产n阻燃涤纶阻燃涤纶l共聚阻燃改性共聚阻燃改性 阻燃共聚单体主要有磷酸酯、苯基磷酸衍生物、溴代芳香族二元酸、阻燃共聚单体主要有磷酸酯、苯基磷酸衍生物、溴代芳香族二元酸、四溴双酚四溴双酚A及其羟烷基衍生物及其羟烷基衍生物l共混阻燃改性共混阻燃改性n阻燃锦纶阻燃锦纶l共聚阻燃改性共聚阻燃改性l共混阻燃改性共混阻燃改性n阻燃腈纶阻燃腈纶l共聚阻燃改性：共聚阻燃改性：将含卤素、磷等阻燃元素的乙烯基化合物作为共聚单体，与丙烯腈进将含卤素、磷等阻燃元素的乙烯基化合物作为共聚单体，与
12、丙烯腈进行共聚实现阻燃的方法。行共聚实现阻燃的方法。l共混阻燃改性：共混阻燃改性：腈纶共混阻燃剂有无机化合物、有机化合物、高分子阻燃剂腈纶共混阻燃剂有无机化合物、有机化合物、高分子阻燃剂l热氧化阻燃改性热氧化阻燃改性以特殊聚丙烯腈纤维为原丝，在张力下连续通过以特殊聚丙烯腈纤维为原丝，在张力下连续通过200300空气氧化空气氧化炉处理炉处理l初生纤维阻燃处理初生纤维阻燃处理n阻燃丙纶阻燃丙纶主要方法共混阻燃改性主要方法共混阻燃改性n其他阻燃纤维其他阻燃纤维l阻燃维纶：阻燃维纶：共聚、共混阻燃改性和化学交联共聚、共混阻燃改性和化学交联l氯纶：氯纶：悬浮聚合法悬浮聚合法l酚醛纤维：酚醛纤维：低分子物
13、纺丝成型，而后交联成为不溶、不熔低分子物纺丝成型，而后交联成为不溶、不熔的体型结构的体型结构l碳纤维：碳纤维：原丝制备、原丝的预氧化、预氧化丝的炭化、碳原丝制备、原丝的预氧化、预氧化丝的炭化、碳纤维后处理纤维后处理第六节 织物阻燃整理n织物阻燃整理的一般方法织物阻燃整理的一般方法l浸渍烘燥法：浸渍烘燥法：将织物用含有阻燃剂的整理液浸渍一定时间将织物用含有阻燃剂的整理液浸渍一定时间后烘燥，使阻燃剂浸透于纤维，阻燃剂与纤维分子间靠范德后烘燥，使阻燃剂浸透于纤维，阻燃剂与纤维分子间靠范德华力吸附。华力吸附。l浸轧焙烘法：浸轧焙烘法：浸轧、烘燥、焙烘、水洗后处理浸轧、烘燥、焙烘、水洗后处理l涂层法：涂
14、层法：将阻燃剂混入涂层剂中，将涂层剂敷于织物表面将阻燃剂混入涂层剂中，将涂层剂敷于织物表面n纤维素纤维织物的阻燃整理纤维素纤维织物的阻燃整理l棉织物的阻燃整理：棉织物的阻燃整理：将磷酸氢二铵、磷酸二氢铵、尿素、硼砂、硼酸、聚磷酸将磷酸氢二铵、磷酸二氢铵、尿素、硼砂、硼酸、聚磷酸铵等用浸渍烘燥法或浸轧焙烘法处理到织物上。铵等用浸渍烘燥法或浸轧焙烘法处理到织物上。l其他纤维素纤维织物的阻燃整理：其他纤维素纤维织物的阻燃整理：n蛋白质纤维织物的阻燃整理蛋白质纤维织物的阻燃整理l最早羊毛阻燃整理采用硼砂、硼酸溶液浸渍法。阻燃效果最早羊毛阻燃整理采用硼砂、硼酸溶液浸渍法。阻燃效果良好，但不耐水洗。良好，
15、但不耐水洗。l20世纪世纪60年代后采用年代后采用THPC处理，将阻燃剂固化在纤维上，处理，将阻燃剂固化在纤维上，耐洗但工序繁复，手感粗糙耐洗但工序繁复，手感粗糙l国际羊毛局推荐的方法采用钛、锆和羟基酸的络合物对羊国际羊毛局推荐的方法采用钛、锆和羟基酸的络合物对羊毛织物整理。毛织物整理。n合成纤维织物的阻燃整理合成纤维织物的阻燃整理l涤纶织物的阻燃整理：涤纶织物的阻燃整理：l涤纶织物的阻燃整理：涤纶织物的阻燃整理：l腈纶织物的阻燃整理：腈纶织物的阻燃整理：n混纺织物的阻燃整理混纺织物的阻燃整理l有机磷化合物整理：有机磷化合物整理：l利用利用Br-Pb协同效应协同效应l乙烯膦酸酯低聚物电子束辐射
16、整理乙烯膦酸酯低聚物电子束辐射整理l将棉先经磷酸化再用磷酸盐处理将棉先经磷酸化再用磷酸盐处理l将阻燃涤纶与棉混纺后再进行阻燃处理将阻燃涤纶与棉混纺后再进行阻燃处理第七节 阻燃纺织品的测试方法及标准n纺织品阻燃法规纺织品阻燃法规n阻燃性能的测试方法及标准阻燃性能的测试方法及标准阻燃性能评估指标：点燃难易性、火焰表面传播速度、发烟能见度、燃烧产阻燃性能评估指标：点燃难易性、火焰表面传播速度、发烟能见度、燃烧产物的毒性、燃烧产物的腐蚀性。物的毒性、燃烧产物的腐蚀性。l基本试验方法：测定燃烧广度、续燃时间、阴燃时间基本试验方法：测定燃烧广度、续燃时间、阴燃时间l限氧指数法：限氧指数法：l表面燃烧试验法：表面燃烧试验法：l其他测试方法其他测试方法
