纺织品阻燃整理技术的应用与进展研究.pdf
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1、2023.40商情0 引言近年来,由于全球经济的快速增长,许多发达国家都开始重视纺织品的防火问题。为此,许多国家都出台了针对防火的政策,包括实施严格的防火标准、检验程序、检验规范等,同时,一些国家也采取措施,加强对防火产品的监管,确保其质量。此外,由于全球经济的飞速增长,许多地区的消费者也越来越重视环保,因此,越来越多的企业开始投入到防火领域,努力提高防火产品的质量,从而提升消费者的生活质量。这大大促进了阻燃整理技术的进步。1 织物阻燃剂根据近期的研究,阻燃剂的作用是抑制火灾事故的发生。火灾事故的发生必须有四大因素:燃油、热源、空气和链传导。一般来说,火灾事故会经历三个主要阶段:热分解、热引发
2、和热点火。因此,针对这四个要素,我们必须开发出多种多样的阻燃技术,来抑制火灾事故的发生。经过系统的研究,我们发现了几种不同的阻燃原理。1.1 阻燃机理根据最新的研究,阻燃剂可以有效地抑制燃烧过程中的四个主要因素:燃料、热源、氧和链反应。这四个因素可以被分别称为热分解、热引燃和热点燃,并且可以通过使用特定的阻燃剂来抑制它们的发生,从而形成多种多样的阻燃机理和中断阻燃机理。根据各自独特的防火原理,可以研发多样化的防火材料。无论采用哪一种防火材料,都必须采取措施来防止织物纤维在受热时失去耐火性,从而降低火焰温度,从而起到防火作用。氧指数对防火工程至关重要,一般来说,它的值最低也得 28,但天津消防科
3、研所研发的一种具有更优异的防火性能的防火剂,它的氧指数可以超过 90,从而提升防火性能。1.2 阻燃剂的分类根据不同的阻燃机制,可以制备出多种阻燃剂。无机阻燃剂以凝聚形式存在,而含囟的阻燃剂则以气体形式存在;此外,许多有机磷阻燃剂也可以在凝聚过程中发挥阻燃作用,从而阻止热量的传递。本文将对这些阻燃剂的发展情况进行详细阐述。1.2.1 含囟阻燃剂(1)有机阻燃剂具有阻燃的功能,它们能够在特殊的环境条件下,将囟化氢转化为更轻的氧化氢,这种氧化氢能够有效地将燃料的燃点降低,并且能够捕捉氢氧自由基,有效地阻止燃料的进入,进而降低燃料的燃点。美国的 FMC 有限公司开发的 Kronitex460 苯基磷
4、酸盐,不仅可以有效地阻燃 PMT 和 PET 纤维,而且还具有出色的加工性能以及优异的热稳定性,这大大优于传统的溴系阻燃剂,因为它的阻燃效果要远远高于溴系阻燃剂。C-cl 键能(674cal/mol)显著优于CBr 键能,因此,它更加稳定,更加耐受高温环境。目前,美国Qxchem 有限公司将锌铁化物作为 DechloramPlush 的辅助剂,应用到尼龙 66 上,获得良好的阻燃性能。因为阻燃剂的存在,它们会使得火焰产生的毒性增强,从而使得电子设备的开关、金属零部件受到损坏,而且还会给人类的健康带来极大的威胁,因此,它们已经被逐渐抛弃。(2)无机阻燃剂具有吸热性能,而且价格实惠。随着技术的进步
5、,无机阻燃剂的发展趋势越来越明显,不仅可以生产出更加精细、超精细的颗粒,还可以改善尺寸分布,从而满足客户的需求。Lonza 化工公司利用 Mg(OH)2 和硼酸锌的混合物,成功地制备出了直径在 710m 之间的高性能阻燃剂,其阻燃效果显著优于传统的锌和硼类阻燃剂。1.2.2 有机磷阻燃剂与无机化学磷阻燃剂不同,有机磷阻燃剂的机制与之类似,它纺织品阻燃整理技术的应用与进展研究王丽曼(临海恒源纺织服装有限公司)【摘要】研究阻燃理论对于推动阻燃技术的发展至关重要,因此,国内学者正在加大力度,不仅要深入探索各种纤维和织物的燃烧特性,而且要深入研究阻燃剂在纤维表面的阻燃机制,并且随着测试技术的进步,这项
6、工作也将变得更加容易。研究燃烧和阻燃理论可以为我们提供有效的技术支持,从而开发出更加安全、环保的新型阻燃剂,进而大幅提升我们的生活质量。【关键词】纺织品 阻燃整理技术 研究发展行业动态125商情2023.40们的机械特征不会显著改变,因此在纺织品中的应用更加广泛。此外,它们的一些不足之处,例如高度的流动性、高浓度的烟雾、容易分解以及低的温度稳定性,已经被越来越多的人所认可。有机磷系阻燃剂包括磷酸酯、膦酸酯、亚磷酸酯、有机磷盐、氧化磷、含磷多元醇及磷-氯化合物等。(1)囟磷酸酯是一种特殊的防火材料,它既包括囟素,又包括磷,这样就可以让它既能起到防火的作用,又能保持室温下的稳定。它的特点是不易蒸发
7、,颜色是透明的,不会产生溴化物,还能抵抗水分,但是它的耐高温能力较弱。美国 FMC 公司的新星 DB-460溴代磷酸酯具有出色的功率,其中包括 P4%和 Br60%的溴代磷酸酯,其优异的物理机械特性,可有效地保持材料的力学特性,同时也可有效抑制锑类协同剂的应用,因此备受欢迎。美国 AKZO 公司最近开发出一种新型的溴代磷酸酯产品 Fy-rol,它具有优异的耐高温特性,其中包括五溴二苯氧化物、苯基磷酸盐以及 50%的溴,能够有效地抵御高温环境,并且具有良好的耐火度、耐压力以及耐腐蚀性。(2)随着囟磷酸酯对环境的不利影响日益凸显,越来越多的科学家和工程师正在寻求替代囟磷酸酯的解决办法。美国 Mon
8、anto有限公司推出的磷酸芳基烷酯 santicizer2148,作为一项新型的低烟塑化剂,已经被广泛应用到 PVC 汽车坐垫、纺织品、墙面漆和家居装饰品中,作为一项高效的防火材料。Santicizer2148 与传统的芳烃型塑化剂(如 TPP)不同,有着显著的消烟阻燃效果,而且其烷基和芳基衍生物的热稳定性也远超过以往的同类产品。这一发现为阻燃剂的研发带来了新的机遇,使其能够取代传统的有机磷化合物。无囟有机磷阻燃剂具有磷、氮双重作用,并且具有出色的发泡效果,因此在阻燃领域中占据着领先的地位。相反,非含囟有机磷酸酯类阻燃剂在阻燃方面表现更为出色,可以有效抵抗低温环境下的燃烧。2 燃烧及阻燃机理“
9、阻燃”的目的不仅仅是为了防止纺织品接触火源时发生燃烧,更重要的是,它能够有效地抑制织物的可燃性,减缓火势的扩散,从而避免形成大范围的燃烧,并且在离开火焰后,能够迅速自熄,不再发生燃烧或阴燃。(1)通过吸热反应,即将热传递给其他物质,如阻燃剂,使其能够在较高的温度条件下进行分解,从而使其中的热能被转移到其他物质,从而减缓热裂解反应的进程,并最终防止可燃物质的产生。(2)通过将自由基转化为气态物质,可以有效地减少火灾的危害。这种物质能够有效地捕获羟基自由基、氢自由基等能量较强的自由基,并将其转化为气态物质,有效地防止了燃烧的进一步扩散。(3)根据熔化理论,当受到高温或高压的影响时,阻燃剂会发生熔融
10、,并且会形成一个无法穿过的保护膜,这个保护膜将会隔绝凝固体与火焰的接触,有效地防止了热传输,并且降低了对纤维材料的影响,最终有效地防止了热裂解和燃烧的发生。(4)如果在易燃的空气中添加适当数量的活泼的颗粒物,这些颗粒物就会产生微小的表面效应,这种效果既会吸附燃料的热,减少火焰的温度,又会使得空气中的高能氢自由基被分解为更小的氢自由基,进而阻止空气的进一步燃烧。(5)通过添加阻燃剂,我们能够将有害物质如氮、二氧化碳、二氧化硫和氨等物质降至最低,从而减少纤维材料的氧化应激,并防止在火灾发展过程中氧气的流失。除了具备良好的防火功能,该物质也能够起到减少室内温度的效果。(6)经由凝聚相阻燃技术,能够有
11、效地抑制纤维高分子链的热断裂,实现脱水、缩合、环化和交联等化学反应,最终形成碳化物,从而有效地降低可燃物的含量,以达到防止火灾的目的。因为纤维的化学组成及其添加的防火材料的多样性,防火性质的影响因素非常多样化。要想达到最优的防火性能,就必须充分发挥各自的优势,比如通过相互配合、协调控制、联合防火等。3 纺织品的阻燃整理技术及其应用3.1 纺织品阻燃整理生产工艺3.1.1 阻燃纤维生产工艺制作阻燃纤维的方法包括涂覆、混合、聚合、接枝改性和皮芯复合纺丝等技术。涂层法可以有效地将防火材料与纤维材料紧密粘接,从而实现防火效果。然而,这种技术也存在一些潜在风险,如容易受潮、有害气体污染,以及可能导致布料
12、质地软弱、触摸不舒服。尽管该阻燃方法的适用范围较窄,需要依靠后续的整理工艺,以确保最终的结果具备良好的稳定性和持续性,它仍被广泛地用作自然化纤和人工合成化纤的阻燃工序,以及聚酯、PAN 等布料的整理过程,尽管它的使用率仍较低。通过共混技术,可以生产出具备良好耐火性能的阻燃纤维。其中,两种常用的技术分别是:第一,聚丙烯、阻燃剂和稳定剂的完美结合,再经过挤压成型,最终形成具备良好耐火性能的聚丙烯纤维。通过使用特殊的材料,如母粒,我们可以生产出具有良好的防行业动态1262023.40商情火特性的聚丙烯纤维。第二,通过添加特殊的材料,如阻燃剂、载体和稳定剂,我们可以在纺织过程中获得高效的防火材料,并通
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