滌綸阻燃整理研究進(jìn)展

滌綸阻燃整理研究進(jìn)展

隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展和紡織工業(yè)的進(jìn)步，紡織產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)和應(yīng)用變得越來(lái)越廣泛。滌綸紡織品具有強(qiáng)度高、彈性好,耐光和耐熱性好、化學(xué)穩(wěn)定性優(yōu)良,耐摩擦、尺寸穩(wěn)定等諸多良好的性能,因而廣泛應(yīng)用在國(guó)防、工業(yè)用布和人們生活中的各個(gè)方面,但是滌綸屬于易燃性纖維,其極限氧指數(shù)只有21%1絲綢燃燒1.1滌綸的燃燒性能滌綸作為第一大合成纖維,有許多優(yōu)良的綜合性能而且價(jià)格低廉,因此被大量的應(yīng)用到產(chǎn)業(yè)用紡織品、服裝面料和裝飾織物中,但是它存在易燃的缺陷滌綸在受熱分解時(shí)產(chǎn)生大量的可燃性物質(zhì),產(chǎn)生大量的熱量和煙,燃燒過(guò)程生成大量的一氧化碳、二氧化碳等氣體,通過(guò)錐形量熱計(jì)對(duì)其燃燒性能的分析如表2,表3。1.2燃燒滌綸滌綸在外部熱源的作用下,達(dá)到一定溫度(240℃)時(shí)開(kāi)始軟化,繼而熔融。當(dāng)溫度進(jìn)一步升高到260℃以上時(shí),滌綸發(fā)生熱氧化降解作用,產(chǎn)生揮發(fā)性的易燃產(chǎn)物,著火后燃燒,產(chǎn)生活潑的·OH自由基,能引發(fā)滌綸發(fā)生逐步降解反應(yīng),燃燒過(guò)程中所放出的熱量將返回到滌綸,使有焰燃燒持續(xù),形成一個(gè)燃燒循環(huán),使燃燒不斷進(jìn)行下去燃燒是由三個(gè)要素組成的:熱源、氧氣和可燃物。滌綸燃燒過(guò)程如圖1所示。2絲綢密封處理技術(shù)2.1完整燃燒過(guò)程所謂阻燃是指降低材料的可燃性,減緩火焰蔓延速度,火焰移去后將很快自熄,不再續(xù)燃或陰燃從燃燒過(guò)程看,要達(dá)到阻燃目的,必須切斷由可燃物、熱量和氧氣構(gòu)成的燃燒循環(huán)。阻燃劑對(duì)滌綸織物的阻燃機(jī)理一般認(rèn)為是:1.阻燃防火劑的分解防火劑與滌綸纖維加熱到一定溫度時(shí)都會(huì)分解,阻燃防火劑的分解將使燃燒過(guò)程失去能量,產(chǎn)生吸熱反應(yīng)或吸熱分解作用,降低溫度,從而使燃燒停止。2.脫水效果防火劑的介入能改變纖維大分子鏈的熱裂解歷程,促進(jìn)發(fā)生脫水、縮合、環(huán)化、交聯(lián)等反應(yīng),加速碳渣的形成,同時(shí)也將減少可燃性氣體生成。3.阻燃涂層劑的制備防火劑在受熱時(shí)吸收熱能轉(zhuǎn)變?yōu)槿刍?形成不透性的膜覆蓋在纖維表面,既可阻止可燃性氣體的擴(kuò)散,又可阻擋熱傳導(dǎo)和熱輻射,達(dá)到阻燃目的。4.環(huán)保聚氧纖維與纖維燃燒方式纖維防火劑在纖維高溫分解時(shí)產(chǎn)生難燃或不燃性氣體,稀釋了纖維分解產(chǎn)生的可燃性氣體,降低燃燒纖維上的氧氣濃度,使纖維難以繼續(xù)燃燒下去。另外,不燃性氣體還有散熱降溫作用。在實(shí)際應(yīng)用中,由于阻燃劑種類的不同,阻燃作用十分復(fù)雜,并不限于上述幾個(gè)方面。在某個(gè)阻燃體系中,可能是某種機(jī)理為主,也可能是多種作用的共同效果。不同的阻燃元素或阻燃劑之間,往往會(huì)產(chǎn)生阻燃協(xié)同效應(yīng)。2.2阻燃添加劑的制造方法滌綸織物的阻燃方法有多種,按照其生產(chǎn)制造過(guò)程中阻燃添加劑的引入方式的不同,可以歸納為以下幾種方法:共聚法、共混法、后處理法以及近年來(lái)出現(xiàn)的一些新技術(shù)方法。阻燃聚酯纖維共聚法是指在聚合階段將阻燃劑與聚合物單體進(jìn)行共聚,或在高分子鏈上引入難燃基團(tuán)進(jìn)行接枝改性,然后經(jīng)熔融紡絲制成阻燃聚酯纖維。共聚法阻燃滌綸的耐水洗性較好,阻燃效果持久且對(duì)織物機(jī)械性能影響較小,毒性也較低(2)酯纖維的制備共混法是指將阻燃添加劑加入到紡絲熔體中,紡制出阻燃聚酯纖維的方法。共混法可以保持常見(jiàn)的生產(chǎn)工藝,因此方法簡(jiǎn)單易行,阻燃添加劑的利用率較高,較經(jīng)濟(jì),且無(wú)三廢,缺點(diǎn)是阻燃性比共聚法要差,阻燃添加劑的選擇比較困難。(3)阻燃定性劑的制備后處理法主要有涂層法、噴霧法、浸漬烘燥法、浸軋焙烘法等后處理法對(duì)阻燃添加劑熱穩(wěn)定性以及凝聚粒子的尺寸限制較小,工藝簡(jiǎn)單,成本低廉,適用面廣,能夠滿足不同程度的阻燃要求。但是阻燃添加劑的生產(chǎn)效率低,消耗量大,有三廢問(wèn)題,而且大多數(shù)都缺乏阻燃耐久性,另外對(duì)纖維織物的色澤、手感、物理機(jī)械性能影響較大。(4)新技術(shù)隨著阻燃技術(shù)的研究不斷深入,人們也使用了一些新的方法來(lái)對(duì)進(jìn)行滌綸的阻燃改性,如復(fù)合紡絲改性法和接枝改性法。2.3紡織品阻燃制品及組件用量在國(guó)內(nèi)市我國(guó)在開(kāi)展滌綸織物阻燃整理研究的同時(shí),也逐步制訂了不同行業(yè)阻燃用布的評(píng)測(cè)標(biāo)準(zhǔn),現(xiàn)介紹以下幾種行業(yè)的評(píng)測(cè)標(biāo)準(zhǔn)。在公共場(chǎng)所阻燃制品及組件用布方面,我國(guó)對(duì)其煙密度等級(jí)和煙氣毒性也進(jìn)行了規(guī)定,煙密度等級(jí)小于等于15,煙氣毒性大于等于12.4mg/L為1級(jí)織物;煙氣毒性大于等于6.15mg/L為2級(jí)織物。2.4影響單帶摩擦的因素2.4.1磷量外磷化物的揮發(fā)性影響滌綸阻燃整理效果的因素除了它的含磷量外,磷化物的揮發(fā)性對(duì)阻燃整理的效果也有一定的影響。易揮發(fā)磷化物的阻燃效果就比難揮發(fā)磷化物的阻燃效果差。2.4.2滌綸織物阻燃整理織物的重量和結(jié)構(gòu)會(huì)影響其燃燒速率和點(diǎn)燃的難易程度。一般來(lái)說(shuō),厚重、緊密的滌綸織物比輕薄、稀松的滌綸織物燃燒危險(xiǎn)性高。輕薄型的織物加熱后容易引起收縮,熔融成圓球狀落下,遠(yuǎn)離火源,即所謂的熔融下滴阻燃。環(huán)境溫度對(duì)滌綸織物燃燒性能的影響可通過(guò)極限氧指數(shù)(LOI)來(lái)測(cè)定。對(duì)某些阻燃織物測(cè)定顯示,在25℃燃燒時(shí),LOI值為35%,而在150℃燃燒時(shí),LOI值可降低到27%。2.4.3洗滌劑和水中洗消阻燃處理的滌綸織物必須耐水洗,因此,要求阻燃整理劑不溶于水或者能與織物緊密結(jié)合而不被水洗去。含有磷酸鹽的洗滌劑會(huì)與硬水中的鈣鹽反應(yīng)生成磷酸鈣,若織物經(jīng)含有鈣、鎂或其他堿金屬離子的水洗滌會(huì)降低織物的阻燃性能?？椢镌谟菜泻驮跇O軟水中洗滌相同次數(shù),阻燃性能卻明顯不同。所以,阻燃織物的水洗應(yīng)注重水質(zhì)。此外,阻燃織物水洗后,不要進(jìn)行強(qiáng)烈的日光曝曬,否則會(huì)破壞某些阻燃劑而影響其阻燃性能。2.4.4原料和化學(xué)品附著于織物上的化合物滌綸織物經(jīng)防水、防污、柔軟等整理加工處理后,染料、漿料(尤其是丙烯酸系漿料)、樹(shù)脂、油脂之類化學(xué)藥品附著在織物上,致使織物的燃燒性能發(fā)生變化。因此,需進(jìn)行后整理加工的阻燃處理織物,必須綜合考慮以上這些因素。3絲綢燃燒和國(guó)防開(kāi)發(fā)3.1國(guó)內(nèi)外關(guān)于精整路面的發(fā)展自20世紀(jì)50年代初期我國(guó)是從上個(gè)世紀(jì)70年代末3.2絲綢密封的發(fā)展趨勢(shì)3.2.1環(huán)保阻燃整理為了促進(jìn)滌綸阻燃行業(yè)的持續(xù)性發(fā)展,無(wú)論是阻燃理論,阻燃系統(tǒng),還是阻燃工藝,無(wú)鹵、低煙、低毒的環(huán)保型阻燃整理一直是人們追求的目標(biāo),也是當(dāng)前阻燃整理研究的重點(diǎn)。另外,抗熔滴、耐高溫、防水、拒油、抗靜電等多功能型纖維織也將是阻燃滌綸領(lǐng)域研究的重要內(nèi)容。3.2.2阻燃機(jī)理研究的缺失阻燃理論的研究是整個(gè)阻燃技術(shù)的基礎(chǔ),關(guān)于凝聚相阻燃機(jī)理,氣相阻燃機(jī)理,高聚物的精細(xì)結(jié)構(gòu)等凝聚相阻燃機(jī)理提出的解釋只是定性和粗略的,人們對(duì)凝聚相中發(fā)生的高溫化學(xué)反應(yīng)的動(dòng)力學(xué)仍知之甚少,對(duì)含阻燃劑及不含阻燃劑的高聚物在熱裂解及燃燒時(shí)進(jìn)行的化學(xué)反應(yīng)也了解不多,因而在這方面,有待深化研究;氣相阻燃機(jī)理人們普遍接受的是燃燒鏈?zhǔn)椒磻?yīng)的中斷機(jī)理,公認(rèn)的結(jié)論并未得到實(shí)驗(yàn)證實(shí),有必要從實(shí)驗(yàn)上證明;結(jié)晶度和定向性似乎對(duì)纖維的阻燃性很有影響3.2.3納米抗燃劑復(fù)合材料的制備近年來(lái),納米復(fù)合材料為開(kāi)發(fā)高性能材料和對(duì)現(xiàn)有材料性能進(jìn)行改善提供了新的途徑,采用納米層狀硅酸鹽來(lái)改善聚酯的阻燃性能是當(dāng)今研究熱點(diǎn)之一,PET/無(wú)機(jī)物納米復(fù)合材料4聚合物納米復(fù)合材料的研究與開(kāi)發(fā)滌綸織物阻燃整理從最初的無(wú)機(jī)小分子阻燃劑開(kāi)始,繼而研究了分子量較高的鹵素添加型阻燃體系,又在此基礎(chǔ)上研究了無(wú)毒、高效的添加磷系、磷-鹵阻燃體系,最近幾十年成功開(kāi)發(fā)并工業(yè)化生產(chǎn)了反應(yīng)型磷系阻燃劑,是目前國(guó)內(nèi)外采用最多的阻燃改性方法。雖然磷系阻燃劑在使用過(guò)程中不會(huì)產(chǎn)生有毒物質(zhì),但是阻燃劑的生產(chǎn)及各種中間體都具有一定毒性,人們逐漸傾向于硅系無(wú)機(jī)及有機(jī)阻燃劑。國(guó)外已經(jīng)研究在聚酯聚合過(guò)程中或紡絲熔體中加入納米層狀硅酸鹽材料來(lái)改性聚酯材料的燃燒性能