棉織物的阻燃整理綜述

1、棉織物阻燃技術(shù)進展摘要:棉織物阻燃技術(shù)的研究已成為當今的重要課題，新型的阻燃技術(shù)也不斷發(fā)展。本文通過搜集大量有關(guān)棉織物阻燃技術(shù)的文獻資料，對目前的阻燃方法及阻燃劑的選擇進行了簡要的總結(jié)；通過研讀最近的碩博士論文，重點介紹了兩種新型的阻燃劑:微膠囊化阻燃劑與膨脹性阻燃劑，詳細介紹了三種較新的阻燃方法：自阻燃纖維接枝法、層層自組裝阻燃涂層法、電子束輻照接枝法，不僅概括了棉織物阻燃技術(shù)也跟進了最新的研究進展。關(guān)鍵詞:棉織物;燃燒;阻燃劑;阻燃方法漸型1 .前言火災嚴重威脅人類生命和財產(chǎn)安全。美國雅寶公司HarryPatient先生說，全球每年約有16.5萬人因火災而喪生?；馂氖鹿收{(diào)查表明：50%左右

2、的火災由紡織品及室內(nèi)裝飾品引起1。在所有的紡織品中，棉織物因具有優(yōu)異的吸濕透氣性、良好的染色性和生態(tài)相關(guān)性而被廣泛使用。但是棉纖維屬于易燃纖維，而且燃燒速度快，具有很大的助燃性由棉織物引發(fā)的火災已嚴重影響人們的生命財產(chǎn)安全。因此，如何提高棉織物的阻燃能力，減少因紡織品引起的火災，研究紡織阻燃技術(shù)，就成了當前的重要課題20棉織物的燃燒實質(zhì)是纖維素的燃燒，所謂的燃燒通常是指物質(zhì)氧化產(chǎn)生熱量并引起發(fā)光的現(xiàn)象，它是一個封閉的鏈式循環(huán)過程。纖維素纖維是一種天然高分子碳水化合物，受熱時不熔融，遇火后燃燒較快，熱烈解部分產(chǎn)物又會再次燃燒，進一步促進燃燒過程3。我國在20世紀50年代開始了紡織品阻燃技術(shù)的研究

3、，其中以棉織物作為起步，經(jīng)過60余年的發(fā)展，已經(jīng)擁有了多種阻燃技術(shù)，棉織物阻燃整理技術(shù)取得了重大進展4。通過研讀大量關(guān)于棉織物阻燃的文獻，本文對棉織物阻燃技術(shù)的概況與最新進展進行了歸納總結(jié)。首先對阻燃劑的種類與發(fā)展進行簡要總結(jié)，并重點介紹了新型的微膠囊阻燃劑與膨脹阻燃劑，然后對阻燃方法進行簡要介紹，并詳細介紹了自阻燃纖維接結(jié)法、層層自組裝阻燃涂層法、電子束輻照接枝法三種較新的阻燃方法。2 .阻燃劑阻燃劑是一種用來改善材料抗燃性的物質(zhì)，它是可以阻止材料被引燃及抑制火焰?zhèn)鞑サ幕瘜W助劑。阻燃劑種類繁多，主要是以硼、氮、磷、睇、硫、氟、氯、澳等元素為基礎的化合物。目前常用的阻燃劑有鹵系阻燃劑、磷系阻燃

4、劑、氮系阻燃劑、硼系阻燃齊I、硅系阻燃劑以及新型阻燃劑等等5。鹵系阻燃劑是最早應用的阻燃劑類型，由于其價格低廉、添加量少以及與合成材料的相容性和穩(wěn)定性好，能保持阻燃劑制品原有的物化性能等特點，使其一度成為最受歡迎的阻燃劑。但是鹵系阻燃劑發(fā)煙量大，且釋放出的鹵化氫氣體具有強腐燭性,添加在合成材料中的鹵系阻燃劑在熱裂解過程中會產(chǎn)生有毒物質(zhì)，潛藏著二次危害6。隨著人們對環(huán)境保護的重視，鹵系阻燃劑的使用受到了不同程度的限制，各類阻燃劑的無鹵化正成為阻燃劑開發(fā)應用的主要趨勢。無鹵阻燃劑中目前最受歡迎的是有機磷系阻燃劑，它在抑制火焰從與減緩火焰蔓延的作用比鹵系大，效果更明顯，并且比無機磷系阻燃劑對織物的顏

5、色損害較小，環(huán)境危害更小。新開發(fā)出來的無機阻燃劑，如硅系阻燃劑、硼系阻燃劑，都是有效的阻燃劑，更重要的是它們在制備過程中不產(chǎn)生甲醛等有害物質(zhì)，轉(zhuǎn)化率高，屬于環(huán)境友好型越來越贏得人們的青睞6。2.1 微膠囊阻燃劑微膠囊技術(shù)是用天然或人工合成的成膜物質(zhì)將微量固體或液體物質(zhì)包覆成為細小顆粒的技術(shù)。將阻燃阻燃劑經(jīng)微膠囊化后，作為芯材的阻燃劑完全與外界隔絕，避免了與人體直接接觸只有在遇明火、壁材破裂時才起作用，整個過程中阻燃劑的本身性質(zhì)不發(fā)生改變。當火源達到一定溫度后，包覆有阻燃劑的微膠囊外層囊壁首先破裂，阻燃劑釋放出來，覆蓋在基材的表面，通過各種阻燃機理阻止燃燒或延緩火焰的蔓延，使基材獲得阻燃性7。微

6、膠囊阻燃劑有著多種優(yōu)點：氣液態(tài)阻燃劑經(jīng)微膠囊化處理后變成固態(tài)阻燃劑，可以直接與聚合物材料加工，并且與聚合物的相容性提高；可以減少液體阻燃劑在聚合物材料內(nèi)部由于遷移或液體的揮發(fā)而導致阻燃劑的損失；可以減少阻燃劑中有毒成分在加工過程中的釋放量，以避免環(huán)境污染等優(yōu)點8。2.2 膨脹阻燃劑阻燃技術(shù)已成為當前最活躍的阻燃研究領域之一，膨脹型阻燃劑是以磷、氮、碳為主要核心成分的阻燃劑，膨脹型阻燃劑通常由炭源、酸源和發(fā)泡源三部分組成。在火焰和高溫的作用下，酸源受熱放出無機酸，與多元醇酯化，進而脫水炭化，反應生成水蒸氣以及一些不燃燒氣體使炭層膨脹，最終形成一層多微孔堅韌的炭質(zhì)泡沫層，生成的炭層可以吸附在熔融、

7、著火的表面，即可阻擋熱量和氧氣的進入，該炭質(zhì)層具有阻隔熱量及氧氣的傳遞和抑煙的作用，并能防止燃燒過程產(chǎn)生熔滴，有效地阻止了流涎造成的火焰蔓延，從而達到阻燃的目的9。通過膨化阻燃整理后棉織物具有較多的優(yōu)點：極限氧指數(shù)高，熱釋放速率低，可以防止燃燒過程產(chǎn)生熔滴，阻燃效果較好，制造過程中低煙、低毒、無腐蝕性氣體產(chǎn)生10o3.阻燃方法傳統(tǒng)的紡織阻燃技術(shù)有阻燃纖維、阻燃整理等方法，新型阻燃技術(shù)有納米阻燃、微膠囊阻燃、超細化、表面改性等方法。阻燃纖維的制造方法有：共聚法，將含有阻燃元素的化合物共聚到纖維分子鏈中；共混法，將阻燃劑加入紡絲熔體紡制阻燃纖維；接枝改性用物理或化學法使纖維阻燃單體進行接枝共聚反應

8、。阻燃整理主要在紡織品后整理過程中對織物進行表面處理，使阻燃劑固著在織物上，從而獲得阻燃效果。主要方法有浸軋烘焙法、涂布法、接枝改性法11。新型阻燃方法彌補了傳統(tǒng)阻燃方法的某些方面的不足，如對無機阻燃劑進行改性，增強其與合成材料的相容性，可以降低阻燃劑用量等12。3.1 自阻燃纖維接枝法13這種方法屬于制造阻燃纖維的方法，但是選擇的阻燃纖維與接枝的方法較為新穎。阻燃纖維選擇為海藻酸鈣、竣甲基纖維素鋁，此阻燃纖維的制造方法的關(guān)鍵是如何成功接枝。為了成功接枝，首先采用選擇性氧化技術(shù)對棉纖維進行改性，將纖維素鏈單元的兩個相鄰仲羥基氧化為醛基。利用醛基的活性可使棉纖維具有與蛋白質(zhì)直接發(fā)生交聯(lián)的能力，在

9、此基礎上將絲膠蛋白和明膠蛋白對棉纖維進行改性處理，獲得了蛋白棉纖維。利用蛋白棉織物分子鏈上的氨基與氧化海藻酸納/氧化竣甲基纖維素鈉大分子結(jié)構(gòu)中的醛基發(fā)生共價交聯(lián)，成功地將目標阻燃劑接枝于棉織物上，再對上述產(chǎn)物進行鈣化/鋁化，最終得到阻燃棉織物。通過對這種阻燃棉織物及制造過程中的產(chǎn)物利用極限氧指數(shù)測試化、熱重分析、力學性能測試、傅里葉紅外、掃描電鏡等表征方法進行檢測分析，發(fā)現(xiàn)，相比普通棉織物，阻燃整理的棉織物的力學性能都遭到一定程度的破壞，但是極限氧指數(shù)較高，并且在整個工藝和使用過程中，不使用任何交聯(lián)劑及甲酵，不存在后續(xù)甲酵排放的問題，符合人們對綠色環(huán)保的要求。3.2 層層自組裝阻燃涂層14這種

10、方法利用了較新的層層自組裝技術(shù)，通過在棉織物表面構(gòu)造阻燃涂層以達到阻燃的目的，屬于阻燃整理技術(shù)。層層自組裝技術(shù)是兩種具有相互吸引作用力的物質(zhì)通過交替反復浸泡，而后沉積于基質(zhì)的表面的涂層技術(shù)?？梢詰脗鹘y(tǒng)的二組分的組裝方法，將殼聚糖和二氧化鈦納米管組成的膨脹型層層自組裝涂層構(gòu)筑于棉織物材料的表面，通過改變二氧化鈦納米管懸浮液的濃度和組裝層層數(shù)可以調(diào)節(jié)涂層在棉織物表面的結(jié)構(gòu)。有效地將阻燃性涂層構(gòu)筑于棉織物表面，使棉織物具有阻燃功能。通過對這種阻燃棉織物掃描電鏡、熱重分析、極限氧指數(shù)儀、垂直燃燒儀等測試分析方法對阻燃棉織物的結(jié)構(gòu)、熱學性能等性質(zhì)進行研究，發(fā)現(xiàn)涂覆處理過的棉織物表現(xiàn)出高的熱穩(wěn)定性和熱氧

11、化穩(wěn)定性，并且燃燒時火焰?zhèn)鞑ニ俣葴p慢，且燃燒后形成連續(xù)完整、石墨化程度高的炭層結(jié)構(gòu)，這種阻燃棉織物的阻燃效果較一般的阻燃棉織物優(yōu)異許多，符合人們功能化的需求。3.3 電子束輻照接枝法15這種方法屬于較新的接枝改性方法，是利用電子加速器的作用，在聚合物表面接枝具有阻燃功能的單體或者官能團?？梢岳秒娮邮椪战又Ψ▽⑤椕粜缘谋Ｑ趸椎枞紕┖捅０返幕旌衔飭误w接枝于棉織物上，使棉織物具有阻燃功能。常溫常壓下將棉織物在自配的阻燃整理液中二浸二軋后，將其置于密封袋中并通入過量氮氣后用電子束進行輻照處理,對接枝后的織物進行索氏抽提，去除沉積在織物表面未反應的固體物質(zhì)，最終得到具有阻燃功能的棉織物。

12、通過對這種阻燃功能的棉織物采用傅里葉紅外光譜、極限氧指數(shù)儀、垂直燃燒儀、熱重分析、掃描電鏡和力學性能測試等技術(shù)和手段對接枝阻燃改性后的純棉織物的結(jié)構(gòu)、阻燃性能和力學性能進行研究，發(fā)現(xiàn):阻燃接枝改性后純棉織物的白度和強力下降較小，織物剛度增大、耐磨性變好，具有優(yōu)異的耐洗性；極限氧指數(shù)隨著接枝率的增加而增加，垂直燃燒炭化長度隨著接枝率的增加而降低。但是這種整理方法會影響棉織物的外觀、柔軟性。4.結(jié)束語本文緊跟時代的發(fā)展概括的總結(jié)了棉織物阻燃的基礎知識，介紹了目前較新型的阻燃劑與阻燃方法，具有一定的時代意義。通過對棉織物阻燃技術(shù)的總結(jié)，發(fā)現(xiàn)目前阻燃技術(shù)已漸漸向環(huán)保、無污染的方向發(fā)展，這與當今時代提倡

13、的綠色”理念是相一致的。今后的棉織物阻燃技術(shù)的發(fā)展也一定是在保證功能性的同時更加注重環(huán)境保護并且尋找一種更加簡便，成本更加低廉，能夠大面積推廣使用的阻燃方法也是未來的發(fā)展趨勢。參考文獻1吳建華，傅幼林，蔡華，蔡繼權(quán).紡織物阻燃現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢J.杭州化工,2015,02:10-13+18.2李雪艷，張勝，張榮，許國志，陳小隨，馮慶立，孫軍.中國纖維/織物阻燃技術(shù)進展（一J.產(chǎn)業(yè)用紡織品,2011,05:1-7.3丁蕓蕓.棉織物耐久阻燃整理優(yōu)化研究D.青島大學,2005.4李雪艷，張勝，許國志，張榮，陳小隨，馮慶立，孫軍.中國纖維/織物阻燃技術(shù)進展（二J.產(chǎn)業(yè)用紡織品,2011,07:7-9.5陳丹琦.滌棉織物后整理阻燃劑的合成與應用研究D.四川大學,2005.6張永勝.純棉織物硼氮協(xié)同阻燃的應用研究D.東華大學,2013.7朱平，周曉東，張建波，王炳，王懷芳，董朝紅.阻燃劑微膠囊的制備及在棉織物上的應用J.印染助劑，2006,06:20-23.8房家龍.微膠囊化阻燃劑的表面改性及在棉織物中的應用D.東華大學,2011.9劉會亮，葉周華，關(guān)晉平，蔡建和，周紹強.新型棉用膨脹型阻燃體系J.印染,2014,17:5-7+16.10管雯/，周兆懿.綠色阻燃劑在紡織面料中的應用J.中國纖檢,20