耐久阻燃整理劑,滌綸阻燃劑,地毯防火劑,纖維阻燃劑,涂層阻燃劑

1、滌綸面料阻燃整理技術(shù)的應(yīng)用 王興福 孫麗華 北京潔爾爽高科技有限公司技術(shù)中心主任高級(jí)工程師 天津鑫利達(dá)針棉紡織品有限公司總工程師  【摘要】本文根據(jù)滌綸面料滲透性差、易燃的特點(diǎn)，經(jīng)過大量試驗(yàn)摸索出滌綸面料的加工工藝，并對(duì)阻燃的機(jī)理、阻燃測(cè)試方法及相關(guān)阻燃標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行了闡述。 一、前言 近年來，在我國平均每年發(fā)生的火災(zāi)次數(shù)為3至4萬起，死亡人數(shù)2至3千人，火災(zāi)損失折合人民幣2至3億元，而且有上升趨勢(shì)。據(jù)美、英、日等國對(duì)火災(zāi)起因的調(diào)查，由紡織品引起的火災(zāi)占火災(zāi)總數(shù)的一半。所以防止由紡織品引起的火災(zāi)問題引起世界各國人們的重視。 隨著各類民用和產(chǎn)業(yè)用紡織品的消費(fèi)量迅速增加，特

2、別是各種室內(nèi)裝飾、艙內(nèi)裝飾織物和床上用品的需求量日益增加，由紡織品引起的火災(zāi)也不斷增加。本世紀(jì)60年代日本、歐美等發(fā)達(dá)國家對(duì)紡織品的阻燃整理提出了要求，并制定了各類紡織品的阻燃標(biāo)準(zhǔn)，我國也制定了相應(yīng)的阻燃標(biāo)準(zhǔn)、明確提出了阻燃制品的測(cè)試方法和技術(shù)指標(biāo)，對(duì)紡織阻燃的質(zhì)量控制提供了保證。在應(yīng)用方面，從紡織品的種類和適用場所限制非阻燃織物。 由于滌綸織物來自合成材料的特性，所以具有非常易燃的特點(diǎn)，因而滌綸阻燃紡織品的開發(fā)顯得極為重要。另外由于滌綸阻燃纖維在紡絲過程中受到阻燃材料添加量的限制，所以很難達(dá)到理想的阻燃效果。根據(jù)滌綸纖維的特點(diǎn)，我們采用北京潔爾爽高科技有限公司的滌綸阻燃劑ATP通過浸軋法在高

3、溫定型過程中，使阻燃材料的小分子嵌入滌綸的大分子之中，形成良好的鍵合，既表現(xiàn)出良好的阻燃效果，又有出色的耐洗性。二、滌綸纖維的阻燃機(jī)理 滌綸纖維的種類很多，其結(jié)構(gòu)也不盡相同，因此，其燃燒情況也各異。紡織品的燃燒也和其他物質(zhì)一樣，必須具備三個(gè)條件：熱、空氣和可燃物。紡織品的燃燒，都是由外來熱源引起的，當(dāng)熱源的溫度達(dá)到一定的高度時(shí)，使其分解或裂解產(chǎn)生可燃性氣體，與空氣中的氧氣混合而使其著火。其間，在氣相、液相和固相中發(fā)生的物理的和化學(xué)的反應(yīng)十分復(fù)雜，同時(shí)受到種種因素的影響，所以，至今仍難對(duì)它進(jìn)行定量分析。對(duì)紡織品燃燒的定性說明也還不很完善。 紡織品燃燒的過程包括加熱、熔融、裂解和分解、氧化和著火等

4、步驟。在各個(gè)步驟進(jìn)行的速度還受到許多因素的影響。紡織品加熱后，首先是水分蒸發(fā)、軟化和熔融這樣的物理變化，繼之才是裂解和分解等化學(xué)變化。物理變化與紡織纖維的比熱、熱導(dǎo)率、熔融熱和蒸發(fā)潛熱等有關(guān)；化學(xué)變化又決定于纖維的分解和裂解溫度、分解潛熱的大小。另外，紡織品的種類、組織結(jié)構(gòu)、表面形態(tài)等對(duì)其燃燒也是有影響的。 1滌綸纖維的熱裂解 纖維的熱裂解在紡織品的燃燒過程中是一個(gè)至關(guān)重要的步驟，它決定裂解產(chǎn)物的組成和比例，對(duì)能否續(xù)燃關(guān)系極大。了解紡織品的熱裂解及熱裂解的產(chǎn)物，可以幫助我們研制阻燃劑和制定紡織品的阻燃整理工藝。通過阻燃整理使這些易燃物質(zhì)減少或?qū)⑵浞忾]，以達(dá)到阻燃的目的。 滌綸纖維是應(yīng)用較廣的合

5、成纖維之一，它的燃燒與其他合成高分子材料一樣，和高溫?zé)嵩唇佑|，吸收熱量后發(fā)生熱裂解反應(yīng)，熱裂解反應(yīng)生成易燃?xì)怏w，易燃?xì)怏w在空氣(氧)存在的條件下，發(fā)生燃燒，燃燒產(chǎn)生的熱量被纖維吸收后，又促進(jìn)了纖維繼續(xù)熱裂解和進(jìn)一步燃燒，形成一個(gè)循環(huán)。合成纖維持續(xù)燃燒，必需具備下列條件：高聚物分解，能產(chǎn)生可燃?xì)怏w；燃燒產(chǎn)生的熱量，足以加熱高聚物，使之連續(xù)不斷地產(chǎn)生可燃?xì)怏w；產(chǎn)生的可燃?xì)怏w能與氧氣混合，并擴(kuò)散到已點(diǎn)燃的部分；燃燒部分蔓延到可燃?xì)怏w與氧氣的混合區(qū)域中。針對(duì)這四個(gè)條件，人們提出了阻燃的基本原理：減少(或者基本沒有)熱分解氣體的生成，阻礙氣相燃燒的基本反應(yīng)，吸收燃燒區(qū)域的熱量，稀釋和隔離空氣。 2滌綸纖

6、維阻燃機(jī)理 材料的阻燃性，常通過氣相阻燃、凝聚相阻燃及中斷熱交換阻燃等機(jī)理實(shí)現(xiàn)。抑制促進(jìn)燃燒反應(yīng)鏈增長的自由基而發(fā)揮阻燃功能的屬氣相阻燃；在固相中延緩或阻止高聚物熱分解起阻燃作用的屬凝聚相阻燃；將聚合物燃燒產(chǎn)生的部分熱量帶走而導(dǎo)致的阻燃，則屬于中斷熱交換機(jī)理類的阻燃。但燃燒和阻燃都是十分復(fù)雜的過程，涉及很多影響和因素，將一種阻燃體系的阻燃機(jī)理嚴(yán)格劃分為某一種是很難的，實(shí)際上很多阻燃體系同時(shí)以幾種阻燃機(jī)理起作用。 滌綸纖維織物的阻燃整理改性方法工藝簡單、成本低，從流通的多樣性及對(duì)阻燃要求程度多方面的適應(yīng)性來看，較原絲改性方法有利。但阻燃劑如果用量多，則對(duì)織物的手感和色澤影響較大。聚酯纖維織物阻燃

7、整理的方法大致有以下三類： 1)將阻燃劑設(shè)計(jì)成象分散染料那樣的吸附型結(jié)構(gòu)，采用整理-染色一浴法工藝。如阻燃劑JLSUN®ATF。 2)用熱溶法將與聚酯纖維親和性很大的阻燃劑固著在纖維上。適合于這種方法的阻燃劑品種不多，對(duì)手感影響小，耐洗牢度好。如阻燃劑JLSUN®ATF。 3)溶出型阻燃劑使用方便，阻燃效果良好，適用于天然及化學(xué)纖維織物和紙張的不耐洗滌阻燃整理，還適用于賓館、汽車等使用的內(nèi)裝飾材料的阻燃整理。三、阻燃整理工藝 阻燃織物可以由阻燃纖維直接織造而成，由于該法是通過在合成纖維熔融紡絲過程中添加阻燃材料制成阻燃纖維，所以它要受到阻燃材料的種類、物理特性和添加量的影響

8、，否則會(huì)直接影響到纖維阻燃的效果和纖維紡絲過程的實(shí)施。由于受阻燃材料添加量的限制(一般添加量為3)，所以此種阻燃纖維一般不會(huì)達(dá)到理想的阻燃效果，因此此法用的很少。一般的阻燃加工過程是采用織物阻燃后整理的方法。根據(jù)阻燃劑的特性和滌綸織物的品種以及織物的用途，采用不同的整理方法。 1非耐久性阻燃整理 滌綸織物的非耐久阻燃整理與棉織物相似，也是用一定濃度的硼砂、硼酸、聚磷酸銨等的溶液進(jìn)行整理，整理后的織物通過調(diào)節(jié)增重一般都能達(dá)到所要求的阻燃效果。較難處理的是薄型滌綸織物，通常在相同的增重下，單位面積質(zhì)量越大的織物，阻燃效果越好，因此稀薄織物往往需要較高的增重率。而薄織物對(duì)阻燃劑的吸附不能象厚織物一樣

9、充分，阻燃劑易于在織物表面形成白霜，產(chǎn)生阻燃劑滲出的現(xiàn)象，影響外觀和手感。所以，薄型滌綸織物的阻燃整理要兼顧織物的阻燃性能和整理效果。典型產(chǎn)品有北京潔爾爽高科技有限公司的SCJ-968等。 阻燃劑SCJ-968使用方便，阻燃效果良好，適用于天然及化學(xué)纖維織物和紙張的阻燃整理，還適用于賓館、汽車等使用的內(nèi)裝飾材料的阻燃整理。SCJ-968外觀為無色透明液體，含固量大于20，能與水互溶，PH值=7-8。特別適用于棉織物的非耐久阻燃整理。 工藝流程為： (1)噴撒處理：SCJ-968 50-80直接噴灑到窗簾、壁紙、沙發(fā)、地毯等裝飾織物和吸收性材料上，晾干后即可獲得良好的阻燃效果。 (2)浸軋法：(

10、SCJ-968 50-80)烘干定型拉幅。此法可以和其它整理同浴完成，如柔軟整理等。 2耐久阻燃整理工藝 使用北京潔爾爽高科技有限公司的JLSUN®ATP可以達(dá)到國家阻燃標(biāo)準(zhǔn)B2級(jí)指標(biāo)，可以耐洗30次以上。 (1)前處理過程 在阻燃整理前最好做堿減量處理，以改變滌綸纖維吸水性差，帶液低的弱點(diǎn)，有效去除織物表面的雜質(zhì)，防止其他助劑存在，提高阻燃整理效果。 工藝配方： NaOH 20-30gL 陰離子滲透劑 0.2-0.5gL 處理溫度與時(shí)間：95-100 20-60分鐘 處理過的織物充分水洗，去除殘堿后烘干 (2)阻燃整理過程 阻燃劑ATP的使用量隨織物的厚度不同而作相應(yīng)的調(diào)整。 A處

11、方： ATP阻燃劑 90-180gL 5-10NaOH 調(diào)pH值至6-6.5 配方也可以加入交聯(lián)劑、防泳移劑、柔軟劑，以進(jìn)一步提高效果，但要求進(jìn)行配伍性實(shí)驗(yàn)。 B化料操作： 先加入少量軟水，再加入所需的ATP，充分溶解。用5-lONaOH溶液滴加至溶液的pH值至6-6.5，加入80水，再加入其他助劑后攪拌，并用水稀釋至規(guī)定刻度。配制好的工作液應(yīng)盡快使用。C工藝流程二浸二軋(軋液率50-70)烘干(1001-2min)焙烘(185-1951.5-2min) 水洗烘干 注意事項(xiàng)： 上述工藝配方和工藝過程根據(jù)具體加工條件作適當(dāng)調(diào)整。 (a)加入其他助劑應(yīng)進(jìn)行必要的小試試驗(yàn) (b)焙烘溫度必須嚴(yán)格控制

12、，否則影響耐洗性和阻燃效果 (c)對(duì)一些特殊的染料，生產(chǎn)前應(yīng)做色光變化小試。四阻燃紡織品的有關(guān)標(biāo)準(zhǔn) 目前國際上阻燃紡織品的標(biāo)準(zhǔn)很多，如英國BS、德國DIN、加拿大GCSB、美國FS、瑞士SNV、日本JIS、法國ANF、瑞典SIS、中國GB以及國際標(biāo)淮IS0等。某些國家的地區(qū)和組織，如美國的紐約、波士頓、加利福尼亞等大城市或州，以及商務(wù)部(DOCFF)、運(yùn)輸部(DOT)和軍事機(jī)構(gòu)等；各團(tuán)體、學(xué)會(huì)或協(xié)會(huì)，如國家防火協(xié)會(huì)(NFPA)、紡織化學(xué)家和染色家協(xié)會(huì)(AATCC)、材料試驗(yàn)學(xué)會(huì)(ASTM)等，均有一套自己的標(biāo)準(zhǔn)和測(cè)試方法。不同類別的紡織品專門的品種或成品，就有不同的測(cè)試方法。 1、我國常用的阻

13、燃紡織品標(biāo)準(zhǔn) (1)GB 17591阻燃機(jī)織物 該標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了阻燃機(jī)織物的產(chǎn)品分類、技術(shù)要求、試驗(yàn)方法、檢驗(yàn)規(guī)則及包裝和標(biāo)志。標(biāo)準(zhǔn)將阻燃機(jī)織物的阻燃性能分為2個(gè)級(jí)別：1)Bl級(jí)：損毀長度150mm，續(xù)燃時(shí)間5s，陰燃時(shí)間5S；2)B2級(jí)：損毀長度200mm，續(xù)燃時(shí)間15s，陰燃時(shí)間10s。阻燃性能的測(cè)試方法按照GBT5455。根據(jù)產(chǎn)品用途或由供需雙方協(xié)商確定考核級(jí)別，一般B1級(jí)適用于服用和特殊需要的裝飾用布，B2級(jí)適用于各種裝飾布。 (2)GB8965阻燃防護(hù)服 該標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了阻燃防護(hù)服的技術(shù)要求、試驗(yàn)方法、檢驗(yàn)規(guī)程、標(biāo)志、包裝、運(yùn)輸和儲(chǔ)存，只適用于勞動(dòng)者從事有明火、散發(fā)火花、在熔融金屬附近操作和

14、在易燃物質(zhì)并有發(fā)火危險(xiǎn)的場所穿用的阻燃服。其衣料的阻燃性能應(yīng)根據(jù)GBT5455進(jìn)行測(cè)試，并達(dá)到GBl759l中所規(guī)定的Bl級(jí)要求。 (3)GB50222建筑內(nèi)部裝修設(shè)計(jì)防火規(guī)范 該標(biāo)準(zhǔn)對(duì)家庭內(nèi)裝飾織物(如窗簾、帷幕、床罩、家具包布等)的阻燃要求以及測(cè)試方法都做了相關(guān)規(guī)定。根據(jù)GBT5455垂直法進(jìn)行測(cè)試，地下民用建筑中的裝飾織物都必須達(dá)到B1級(jí)要求，高層民用建筑中的裝飾織物都必須達(dá)到B1級(jí)要求，高層民用建筑中的住宅和旅館的床罩都要達(dá)到B1級(jí)要求，而窗簾、帷幕和家具包布根據(jù)建筑物和場所的不同也要達(dá)到B1級(jí)或B2級(jí)要求。 2阻燃織物常用的測(cè)試方法 (1)限氧指數(shù)(LOI)法 限氧指數(shù)法是指織物在氧

15、氣和氮?dú)饣旌蠚怏w中發(fā)生燃燒時(shí)，維持織物燭狀燃燒所需要的最低氧氣濃度，限氧指數(shù)越大，說明產(chǎn)品的阻燃效果越好，反之則阻燃效果越差或不阻燃。限氧指數(shù)法雖具有靈敏度高的優(yōu)點(diǎn)，但對(duì)試驗(yàn)條件以及操作人員的要求較高，而且試驗(yàn)中的氧濃度與織物實(shí)際使用條件相差較大，因此限氧指數(shù)法非常適合作為科研中的測(cè)試手段，而不常在產(chǎn)品生產(chǎn)過程中應(yīng)用。 (2)垂直燃燒法 垂直燃燒法是指利用特定點(diǎn)火源(火焰高度40mm±2mm),在離織物底邊20mm中心處對(duì)固定在U型夾中的垂直織物進(jìn)行燃燒，在規(guī)定的燃燒時(shí)間內(nèi)，通過考核織物的燃燒狀態(tài)、續(xù)燃時(shí)間陰燃時(shí)間、損毀長度等指標(biāo)來測(cè)試織物阻燃性能的一種方法。我國及大部分國家對(duì)紡織品

16、阻燃效果測(cè)試采用垂直燃燒法居多，日本用于測(cè)試服裝類紡織品的阻燃性能，美國、英國和德國則用于測(cè)試兒童內(nèi)衣、防護(hù)服、裝飾布的阻燃性能。在國內(nèi)外垂直燃燒法是最為完善的阻燃性能測(cè)試方法之一，大部分標(biāo)準(zhǔn)已在各行各業(yè)中起到了規(guī)范指導(dǎo)的作用，如我國的GB8965 98阻燃防護(hù)服GBl7591 1996阻燃機(jī)織物、GB50222 95建筑內(nèi)部裝飾設(shè)計(jì)防火規(guī)范、HB5470 96民用飛機(jī)艙內(nèi)非金屬材料燃燒性能要求、GB8410-87汽車內(nèi)裝飾材料，日本的JISDl20l FMVSS302汽車裝飾織物、TCL1008 69飛機(jī)裝飾織物，美國的NFPA701窗簾阻燃性能等。 (3)45°斜面燃燒法 在規(guī)定

17、條件下，試樣斜放呈45°，對(duì)試樣點(diǎn)火，時(shí)間1s，將試樣有焰向上燃燒一定距離所需的時(shí)問作為評(píng)估織物燃燒劇烈程度的方法，通過測(cè)得的續(xù)燃和陰燃時(shí)間、損毀面積和損毀長度來衡量織物阻燃效果。 (4)平面燃燒法 在規(guī)定條件下，對(duì)水平方向的織物試樣點(diǎn)火，時(shí)間15s，測(cè)定火焰在試樣上的蔓延距離和蔓延該距離所用的時(shí)間，通過測(cè)量得到的火焰蔓延時(shí)間及火焰蔓延速率來衡量織物的阻燃效果。 阻燃性能的測(cè)試在阻燃整理研究中是非常重要的環(huán)節(jié)。常用的織物阻燃測(cè)試方法有兩種：垂直燃燒法和氧指數(shù)法。在國家標(biāo)準(zhǔn)GB5455-85中對(duì)垂直燃燒法有詳盡的定義和規(guī)范。一般來說，氧指數(shù)法比較適合相同材料、相同織物結(jié)構(gòu)的試樣阻燃性的

18、橫向?qū)Ρ取为?dú)憑借限氧指數(shù)值(LOI)的高低，不足以說明該樣品阻燃性的好壞；而垂直燃燒法所測(cè)得的損毀炭長，則可以客觀地描述織物阻燃性。但與垂直燃燒法相比，氧指數(shù)法測(cè)得數(shù)據(jù)準(zhǔn)確，重現(xiàn)性好。因此，氧指數(shù)法更適合用于工藝過程實(shí)驗(yàn)使用；垂直燃燒法則可以評(píng)價(jià)織物的最終阻燃性能。五、結(jié)語 結(jié)合紡織品阻燃要求，開發(fā)阻燃、性能優(yōu)異的阻燃制品，加強(qiáng)消防安全監(jiān)督管理，可從根本上預(yù)防紡織品的火災(zāi)威脅，給人民生命財(cái)產(chǎn)提供安全保證。 紡織品對(duì)阻燃功能的迫切要求使許多國家制訂了相應(yīng)的紡織品阻燃標(biāo)準(zhǔn)及測(cè)試方法：有些國家還將紡織品燃燒性能標(biāo)準(zhǔn)結(jié)合有關(guān)法律強(qiáng)制執(zhí)行。在這種背景下，各國的工業(yè)部門和研究部門競相進(jìn)行紡織品阻燃研究，并在國際市場上形成劇烈競爭，從而推動(dòng)了阻燃整理