《阻燃材料與技術(shù)》課件 第6講 阻燃纖維及織物

《阻燃材料與技術(shù)》第6章

阻燃纖維及織物第6章阻燃纖維及織物本節(jié)學(xué)習(xí)目標(biāo)：教學(xué)要求：認(rèn)識纖維的基本物理結(jié)構(gòu)和化學(xué)組成；了解常見纖維的熱解和燃燒過程；掌握纖維的阻燃改性方法以及纖維織物的阻燃整理技術(shù)。重點與難點：纖維的阻燃改性方法和纖維織物的阻燃整理技術(shù)6.1概述6.2纖維的熱解和燃燒特性目錄：6.3纖維與織物阻燃劑6.4纖維及織物阻燃改性方法6.5阻燃纖維6.6織物阻燃整理6.1概述6.1概述

纖維是天然或人工合成連續(xù)或不連續(xù)的細(xì)絲狀物質(zhì)，被廣泛應(yīng)用于紡織、軍事、醫(yī)療和建筑等領(lǐng)域。6.1概述紡織品火災(zāi)大多數(shù)纖維/織物在空氣環(huán)境中易燃引起火災(zāi)的一個主要原因2015年4·9西寧紡織品百貨大樓火災(zāi)2020年浙江紹興一紡織廠火災(zāi)6.1概述1994年12月8日，新疆克拉瑪依市重大火災(zāi)，325名遇難者，火災(zāi)起因：燈光引燃紗幕。對紡織品進(jìn)行阻燃處理必要且緊迫；阻燃面料的運用能有效延緩火勢蔓延,尤其是在公共場所使用阻燃面料可以避免人員更多地傷亡。6.1概述紡織品阻燃的必要性紡織品火災(zāi)可以發(fā)生在很多場所：倉庫、住宅、商業(yè)樓宇、餐廳、電影院、體育、森林、工廠等?；馂?zāi)是對人類的燒傷一般通過織物。6.1概述紡織品的火災(zāi)危害性作為衣物，與我們的皮膚緊密相鄰，

織物和衣物是在火災(zāi)中造成傷亡的主要物件。

在英國，20％的火災(zāi)起源于織物燃燒，但是40％的傷亡是由于織物造成的。1988年，在英國由于織物造成的火災(zāi)多達(dá)15,080起，造成4000傷、495死亡。燃燒過程中產(chǎn)生的毒氣和煙霧是造成火災(zāi)死亡的主要原因。6.1概述法律&法規(guī)自1980年來頒布的法律法規(guī)已經(jīng)超過30余項;GB8965.1-2009《防護(hù)服裝阻燃防護(hù)第1部分

阻燃服》6.1概述法律&法規(guī)GB20286-2006《公共場所阻燃制品及組件燃燒性能要求和標(biāo)識》針對所有公共場所的物品和部件6.1概述紡織纖維根據(jù)來源和結(jié)構(gòu)分類紡織纖維化學(xué)纖維天然纖維礦物纖維動物纖維植物纖維人造纖維合成纖維6.1概述天然纖維是自然界存在的、可以直接獲得的纖維。植物纖維動物纖維礦物纖維6.1概述化學(xué)纖維是以天然或合成的高分子化合物為原料，經(jīng)過紡絲而成的纖維。人造纖維是以木材、棉短絨、甘蔗和海藻等天然植物纖維為原料，通過化學(xué)和機械方法加工制成的再生性纖維。合成纖維是目前應(yīng)用最廣、發(fā)展最迅速、產(chǎn)量最大的纖維材料，主要包括聚酯纖維、聚酰胺纖維（尼龍6和尼龍66等）和聚丙烯纖維三大品種。6.1概述聚酯纖維高壓縮彈性、抗皺、耐熱、耐光，適用于純紡或混紡制備織物、輪胎、簾子布和繩索等。聚對苯二甲酸乙二醇酯6.1概述聚酯纖維具有尼龍的柔軟性、腈綸的蓬松性及滌綸的抗污性，織物手感柔軟、彈性好、色澤艷麗；適合生產(chǎn)針織和機織物，一般與棉花、莫代爾等混紡制備服裝、裝飾布和地毯等。聚對苯二甲酸丙二醇酯6.1概述聚酯纖維彈性良好、柔軟、易染色，適用于制作高檔運動服裝和緊身衣等。聚對苯二甲酸丁二醇酯6.1概述聚酰胺纖維耐磨性高、回彈性好，適用于織造襪子、村衫等，也用于漁網(wǎng)、降落傘和簾子布等。聚酰胺66.1概述聚酰胺纖維用于制針織物、輪胎簾子線、漁網(wǎng)和濾布等，特別適用于制襪。聚酰胺666.1概述聚酰胺纖維聚酯纖維耐酸、耐堿、耐老化、耐磨和抗輻射，適用于防輻射、耐高溫和航天衣料等。聚間苯二甲酰間二苯胺6.1概述聚酰胺纖維強度和彈性模量高、耐高溫，適用于制造簾子布和發(fā)動機外殼等。聚對苯二甲酰對苯二胺6.1概述聚烯烴纖維強度高，耐腐蝕和蓬松性好，適用于織造衣料、漁網(wǎng)、地毯和工作服等。聚丙烯6.1概述吸濕率小、耐光性及耐候性特別優(yōu)良，適用于制作防護(hù)性紡織品。聚丙烯腈纖維6.1概述吸濕率小、手感柔軟、彈性好、耐光性及耐候性優(yōu)良，適用于制作紡織品、毛毯、帳篷和窗簾等。改性聚丙烯腈纖維6.1概述聚乙烯醇纖維可與棉花混紡生產(chǎn)內(nèi)衣、外套、窗簾布、床單和線毯子等，在工業(yè)方面可用于制作工作服、帆布、漁網(wǎng)及包裝材料等。聚乙烯醇縮甲醛纖維6.2纖維的熱解和燃燒特性6.2纖維的熱解和燃燒特性6.2.1纖維的熱解特性大多數(shù)天然纖維以及人造纖維在熱解時沒有明顯的玻璃化溫度和熔點，遇火不熔融，著火后在分解產(chǎn)生可燃?xì)怏w的同時發(fā)生炭化，如棉纖維、粘膠纖維等。合成纖維大多是熱塑性纖維材料，熱解時有明顯的玻璃化溫度、熔點和熱分解溫度，受熱后熔融分解，產(chǎn)生可燃性物質(zhì)并生成一定量的燃燒殘余物。6.2纖維的熱解和燃燒特性6.2.1纖維的熱解特性纖維的燃燒性能與其玻璃化溫度、熔點、分解溫度等熱解特征參數(shù)有關(guān)。表

常用纖維熱解和燃燒關(guān)鍵特征參數(shù)纖維名稱Tg/℃Tm/℃Tp/℃Tign/℃HOC/kJ·g-1羊毛----24560027棉----35035019粘膠纖維----35042019尼龍65021543145039尼龍665026540353032聚脂纖維80~9025542048024丙綸-2016547055044改性丙烯<80>240273690--腈綸<80>180>18045021聚氯乙烯---->640--45氧化丙烯275375410>500306.2纖維的熱解和燃燒特性6.2.2

纖維的燃燒特性纖維根據(jù)著火特性和燃燒性能可分為不燃性纖維、難燃纖維、可燃纖維和易燃纖維。表

纖維燃燒特性的區(qū)分依據(jù)分類燃燒特性典型纖維名稱不燃性纖維無法被點燃玻璃纖維、金屬纖維、石棉、碳纖維、硅纖維難燃纖維難以點燃、燃燒速度慢氟纖維、聚氯乙烯、聚偏氯乙烯、丙烯腈纖維可燃纖維遇火燃燒、離開火源自行熄滅聚酯、聚酰胺、維綸、乙酸纖維、羊毛、絲易燃纖維容易點燃、燃燒速度快聚丙烯、聚丙烯腈、棉麻、粘膠纖維6.2纖維的熱解和燃燒特性6.2.2

纖維的燃燒特性極限氧指數(shù)是表征聚合物材料燃燒性能的常用指標(biāo)

常見纖維的極限氧指數(shù)纖維名稱LOI/%纖維名稱LOI/%乙酸纖維18.6錦綸6620.1腈氯綸26.7腈綸18.2芳族聚酰亞胺纖維31.9改性腈綸27.0酚醛交聯(lián)纖維34.0維綸19.7氯綸37.1粘膠纖維25.2三乙酸纖維18.4羊毛19.7丙綸19-20滌/毛混紡23.8滌綸20.6氯綸/毛混紡28.9芳綸131328.2棉纖維18.46.3纖維與織物阻燃劑6.3纖維與織物阻燃劑大多數(shù)纖維和織物本身不具備阻燃性能，需要進(jìn)行阻燃改性才能獲得一定的阻燃能力。阻燃劑應(yīng)滿足如下要求：（1）對纖維或織物有顯著的阻燃作用，阻燃性能應(yīng)達(dá)到各類阻燃標(biāo)準(zhǔn)要求；（2）要有良好的阻燃耐久性，包括耐水洗、耐干洗和耐候性等；（3）不影響或較少影響纖維和織物的色澤、外觀、手感和力學(xué)性能；（4）無毒、無刺激性，有生物可降解性，燃燒后發(fā)煙量少，煙霧無毒；（5）纖維用阻燃劑應(yīng)有較高的熱分解溫度；（6）價格低廉，應(yīng)用工藝簡單。根據(jù)化合物類型不同，纖維阻燃劑可以分為無機阻燃劑和有機阻燃劑兩大類。6.3纖維與織物阻燃劑6.3.1

無機阻燃劑

無機阻燃劑按阻燃性能不同可分為單獨使用就有阻燃效果的獨效阻燃劑、與鹵素等阻燃劑協(xié)效使用的協(xié)效劑以及需要大量填充才能產(chǎn)生阻燃效果的填充劑。6.3纖維與織物阻燃劑6.3.2

有機阻燃劑有機阻燃劑按所含阻燃元素可分為磷系、鹵系、硫系和硼系阻燃劑。按烴基結(jié)構(gòu)不同，鹵系阻燃劑可分為脂肪族、脂環(huán)族和芳香族三類。按阻燃元素不同，鹵素阻燃劑分為氯系、溴系等，以溴系阻燃劑最為重要。6.4纖維及織物阻燃改性方法6.4纖維及織物阻燃改性方法阻燃改性方法纖維阻燃織物后整理阻燃共聚法阻燃型纖維共混法接枝改性法復(fù)合紡紗發(fā)織物后整理浸軋和固化浸軋和干燥Rubbing噴涂涂覆(后處理加工）6.4纖維及織物阻燃改性方法

纖維及紡織品的阻燃方法6.4纖維及織物阻燃改性方法6.4.1

共聚阻燃改性法方法：是在纖維高聚物的合成過程中，把含有磷、鹵、硫等阻燃元素的化合物作為共聚單體（反應(yīng)型阻燃劑）引入到大分子鏈中，再將這種阻燃聚合物用熔融紡或濕紡制成阻燃纖維。適用范圍：通用性廣、消耗量大的纖維，目前生產(chǎn)的阻燃腈綸和滌綸大多采用共聚法。由于阻燃劑結(jié)合在大分子鏈上，共聚法具有阻燃性能持久的優(yōu)點。6.4纖維及織物阻燃改性方法6.4.2

共混阻燃改性法方法：通過將阻燃劑加入紡絲熔體或漿液中紡制阻燃纖維，特點：具有工藝簡單、對纖維原有性能影響小和阻燃持久等特點。適用范圍：共混法要求添加型阻燃劑粒度小、相容性要好，能經(jīng)受熔體的紡絲溫度或在原液中有良好的穩(wěn)定性，不發(fā)生凝聚，不溶于凝固浴。共混法適用于聚合物分子中沒有極性基團(tuán)的聚烯烴類纖維，如聚丙烯纖維。6.4纖維及織物阻燃改性方法6.4.3

皮芯型復(fù)合紡絲法定義：皮芯型復(fù)合紡絲法是以共聚型或共混型阻燃纖維為芯，普通纖維為皮，制成的皮芯復(fù)合纖維具有更佳的阻燃改性效果。作用：一般鹵化物阻燃劑熱穩(wěn)定性較差，在熔融紡絲溫度下容易發(fā)生提前分解，不僅影響阻燃性能，還會使纖維變色、耐光性差。采用皮芯復(fù)合型紡絲法的阻燃劑位于纖維內(nèi)部，既可以充分發(fā)揮阻燃劑的阻燃作用，又能保持纖維的光穩(wěn)定性、白度和染色性等。6.4纖維及織物阻燃改性方法6.4.4

纖維接枝共聚法定義：纖維接枝共聚法是一種利用放射線、高能電子束或化學(xué)引發(fā)劑使纖維（或織物）與乙烯基型的阻燃單體發(fā)生接枝共聚的阻燃改性方法。紫外光接枝是在紫外光照射條件下，引發(fā)含阻燃元素的單體在聚合物表面接枝聚合，遵循自由基聚合機理。紫外光接枝作為一種化學(xué)方法，能夠使纖維織物具有永久性阻燃，這有效的解決了纖維織物不耐水洗的缺陷，是一種耐久阻燃的有效手段。接枝阻燃改性纖維的阻燃效果與接枝單體的阻燃元素種類、化學(xué)結(jié)構(gòu)以及接枝部位有關(guān)。接枝部位對阻燃效果的影響順序依次為：芯部接技>均勻接技>表面接枝。6.4纖維及織物阻燃改性方法6.4.5

阻燃后整理法定義：阻燃后整理法是指在后加工處理過程中，通過噴涂、浸軋、涂層技術(shù)對織物表面進(jìn)行處理。分類：一種將纖維或織物浸漬在阻燃劑的溶液一定時間后再進(jìn)行軋液、烘干和焙烘處理的浸軋法，如浸漬烘燥法和浸軋焙烘法。另一種是通過粘結(jié)劑、交聯(lián)劑或偶聯(lián)劑將阻燃劑固定在纖維或織物的表面。優(yōu)點：工藝簡單、成本低廉、適用面廣，能夠滿足不同程度的阻燃要求。適用范圍：阻燃后整理法主要用于棉纖維等纖維素纖維以及纖維素纖維與其他合成纖維組成的混紡織物。6.4纖維及織物阻燃改性方法6.4.5

阻燃后整理法（1）浸漬烘燥法定義：浸漬烘燥法，又稱吸盡法，是將織物用含有鹵代磷酸酯、環(huán)磷酸酯等阻燃劑的整理液浸漬一定時間后烘燥，使阻燃劑浸透于纖維，適用于疏水性合成纖維織物。機理：阻燃劑與纖維分子間靠范德華力吸附，所獲得的織物阻燃效果不耐久，水洗后阻燃劑易脫落并失去阻燃效果。為提高織物阻燃涂層的耐久性，通常在涂層與基材之間引入氫鍵、靜電、共價鍵，以增強配位作用及多種協(xié)同作用。6.4纖維及織物阻燃改性方法6.4.5

阻燃后整理法（2）浸軋焙烘法

定義：浸軋焙烘法（浸軋法）常用于纖維素纖維織物，織物經(jīng)過浸扎、預(yù)烘、焙烘以及水洗后處理等工藝獲得阻燃效果。浸軋液組成：一般由阻燃劑、交聯(lián)劑、催化劑、添加劑和表面活性劑等組成，先配成水溶液或軋液再進(jìn)行整理。溫度：烘燥一般在100°C左右進(jìn)行，焙烘溫度根據(jù)阻燃劑、交聯(lián)劑和纖維種類來確定。水洗后處理主要是去除織物表面沒有反應(yīng)的阻燃劑及其他試劑，改善織物的手感。優(yōu)點：浸軋焙烘法獲得的阻燃效果可耐多次水洗，屬耐久性整理工藝。6.4纖維及織物阻燃改性方法6.4.5

阻燃后整理法（3）涂層法定義：涂層法是一種將阻燃劑混入樹脂內(nèi)，依靠樹脂的粘合作用將阻燃劑固著在織物上的整理方法。分類：涂層法可分為刮刀法、澆鑄法和壓延法等。刮刀法是先將阻燃劑配制成溶液或乳液，再與樹脂調(diào)成阻燃漿料用刮刀直接涂布在織物上；澆鑄法是將阻燃劑與樹脂澆鑄成薄膜加壓附著在織物上，適用于需要高阻燃劑含量的大型帷幕和土木工程用的制品；壓延法是將樹脂在壓延機上制成薄膜，再貼合在織物上。涂層法常用的樹脂有阻燃性的聚氯乙烯、聚偏二氯乙烯和非阻燃性的聚丙烯酸酯、聚氨酯等。6.4纖維及織物阻燃改性方法6.4.5

阻燃后整理法（4）噴霧法

噴霧法包括手工噴霧法和機械連續(xù)噴霧法。對于不能在普通設(shè)備上加工的部分紡織品，如大型幕布、地毯等，可在其最后一道工序中用手工噴霧法做阻燃整理。對于表面蓬松的花紋、簇絨、絨頭起毛的織物，若用浸軋法會使表面絨毛花紋受到損傷，一般采用連續(xù)噴霧法。6.4纖維及織物阻燃改性方法6.4.5

阻燃后整理法（5）納米粒子吸附涂層法

定義：納米粒子吸附是一種利用納米粒子進(jìn)行表面改性的方法，將織物浸漬在納米粒子的懸浮溶液中進(jìn)行纖維表面吸附。機理：納米粒子的粒徑小、比表面積大，可均勻吸附在纖維織物表面。納米粒子吸附涂層可以吸收空氣中的熱和氧氣，隔絕聚合物表面的氧氣和熱量轉(zhuǎn)移，涂層可以包裹基體燃燒產(chǎn)生的揮發(fā)性物質(zhì)，從而達(dá)到保護(hù)基體的目的，有利于提高阻燃性能。6.4纖維及織物阻燃改性方法6.4.5

阻燃后整理法（6）溶膠-凝膠法定義：溶膠-凝膠技術(shù)是以金屬有機化合物、金屬無機化合物或上述兩者為原料形成的混合物，在液相條件下水解成穩(wěn)定的透明溶膠體系，經(jīng)陳化后，膠粒間緩慢聚合形成三維空間網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)凝膠的方法。方法：通過調(diào)節(jié)前驅(qū)體比例、pH值、反應(yīng)溫度或引入摻雜劑等，可獲取性質(zhì)或功能不同的溶膠凝膠體系。溶膠-凝膠技術(shù)可控性強、條件溫和、環(huán)境友好且與不同基材之間都具有較強結(jié)合力，被廣泛用于開發(fā)功能紡織品。6.4纖維及織物阻燃改性方法6.4.5

阻燃后整理法（7）層層自組裝法

層層自組裝過程6.5阻燃纖維6.5阻燃纖維6.5.1

阻燃聚酯纖維滌綸作為阻燃聚酯纖維中產(chǎn)量最大的品種，是由聚對苯二甲酸乙二醇酯經(jīng)熔融紡絲制成。6.5阻燃纖維6.5.1

阻燃聚酯纖維

聚酯纖維和其他熱塑性合成纖維材料一樣，受熱時依次發(fā)生熔融、分解、燃燒等行為，并且伴隨熔融滴落等現(xiàn)象。聚酯纖維的熔融溫度雖較高，但極限氧指數(shù)僅為21%左右，屬于可燃纖維，在空氣中點燃后能夠持續(xù)燃燒并且伴生大量黑煙，無法滿足阻燃要求。1、聚酯纖維的結(jié)構(gòu)與熱性能6.5阻燃纖維6.5.1

阻燃聚酯纖維三種常用聚酯纖維的熱性能參數(shù)和燃燒特性參數(shù)纖維名稱PETPTTPBT分子名稱聚對苯二甲酸乙二醇酯聚對苯二甲酸丙二醇酯聚對苯二甲酸丁二醇酯玻璃化溫度/℃8045-7525熱形變溫度（1.8MPa）/℃655964熔融溫度/℃255225228分解溫度/℃420----燃燒熱/（kJ/g）24----極限氧指數(shù)/％2121206.5阻燃纖維6.5.1

阻燃聚酯纖維2、聚酯纖維的阻燃改性方法聚酯纖維的阻燃改性方法聚酯纖維阻燃改性可分為聚合階段、紡絲階段、后整理階段的阻燃改性方法。6.5阻燃纖維6.5.2

阻燃腈綸纖維1.腈綸纖維的結(jié)構(gòu)與熱性能腈綸具有準(zhǔn)晶結(jié)構(gòu)，且準(zhǔn)晶結(jié)構(gòu)不完整，側(cè)序度較高。這種準(zhǔn)晶結(jié)構(gòu)對溫度十分敏感，所以腈綸的熱穩(wěn)定性較差。腈綸的熱解溫度低，在空氣中受熱易氧化熱解，生成小分子熱解產(chǎn)物。這些熱解產(chǎn)物著火溫度低，燃燒熱高，故腈綸屬易燃性纖維，氧指數(shù)約為18%。6.5阻燃纖維6.5.2

阻燃腈綸纖維腈綸纖維的阻燃改性方法主要有共聚阻燃改性法、共混阻燃改性法、熱氧化改性法和阻燃后整理法等。（1）共聚阻燃改性法

阻燃改性腈綸聚合方法對比聚合方法優(yōu)點缺點乳液聚合產(chǎn)品組成均勻、共聚體在紡絲溶劑中有很大的溶解度反應(yīng)時間長、加乳化劑和破乳劑成本高，未反應(yīng)單體難回收溶液聚合流程短、占地少反應(yīng)時間長、相對分子質(zhì)量低且分布寬，需要溶劑回收裝置水相聚合反應(yīng)時間短、相對分子質(zhì)量高且分布窄、轉(zhuǎn)化率高產(chǎn)品組成均勻性差、不能制得高濃度的紡絲溶液6.5阻燃纖維6.5.2

阻燃腈綸纖維（2）共混阻燃改性法

方法：阻燃腈綸的共混改性就是在紡絲原液中混入添加型阻燃劑

添加型阻燃劑：無機化合物、有機化合物和高分子阻燃劑等。

缺點：共混法生產(chǎn)過程中存在纖維發(fā)黏、溫度降低和收縮性增加等現(xiàn)象，要求添加的阻燃劑顆粒細(xì)且與基材相容性好，不溶于凝固浴和水，紡絲過程中無堵孔現(xiàn)象等。6.5阻燃纖維6.5.2

阻燃腈綸纖維（3）熱氧化阻燃改性法熱氧化法工藝流程示意圖熱氧化阻燃改性是以特殊聚丙烯腈纖維為原絲，在張力下連續(xù)通過200～300°C的空氣氧化爐處理幾十分鐘至幾小時。6.5阻燃纖維6.5.2

阻燃腈綸纖維（4）阻燃后整理法阻燃后整理是在紡絲成型過程中對初生纖維用阻燃劑處理，如縮甲醛與溴化銨的水溶液，羥甲基化三聚氰胺等阻燃劑。對腈綸纖維或織物進(jìn)行表面涂覆是較早也是最方便的阻燃整理方法，但阻燃效果不易長久保持。6.5阻燃纖維6.5.3

阻燃聚丙烯纖維1.聚丙烯纖維的結(jié)構(gòu)與熱性能結(jié)構(gòu)：聚丙烯纖維是由丙烯聚合得到的高分子纖維材料，纖維分子鏈中全部由碳、氫元素構(gòu)成，聚丙烯纖維的極限氧指數(shù)為19～20%，屬于易燃性纖維。熱性能：聚丙烯纖維的熱裂解包括纖維表面熱裂解和纖維內(nèi)部熱裂解。在與氧接觸的纖維表面，聚丙烯分子鏈中化學(xué)鍵比較弱的C?H鍵容易與吸附在表面的氧分子反應(yīng)，生成活化自由基R·和HO2·。在纖維內(nèi)部沒有氧存在的部分，主鏈上?C?C?鍵斷裂，生成分子鏈短的自由基~R·和雙自由基·R~R·，之后進(jìn)一步氧化形成過氧化自由基~ROO·。當(dāng)溫度大于350℃時，聚丙烯自由基發(fā)生脫水反應(yīng)，之后經(jīng)過自由基引發(fā)和鏈增長后迅速氧化分解。6.5阻燃纖維6.5.3

阻燃聚丙烯纖維2.聚丙烯的阻燃改性方法凝聚相阻燃機理促進(jìn)聚合物燃燒過程成炭量的增加，降低可燃?xì)怏w的生成氣相阻燃機理

自由基捕捉稀釋可燃?xì)怏w吸熱阻燃機理6.5阻燃纖維6.5.3

阻燃聚丙烯纖維2.聚丙烯的阻燃改性方法方法：共混阻燃改性是通過在聚丙烯纖維原料中添加高濃度的阻燃劑及其他助劑，經(jīng)共混制造阻燃母粒，然后與常規(guī)聚丙烯纖維粒料共混熔融紡絲成型，制備出阻燃聚丙烯纖維。阻燃劑：包括鹵-銻阻燃體系、氮系阻燃劑、膨脹型阻燃劑等。（1）聚丙烯纖維的共混阻燃改性6.5阻燃纖維6.5.3

阻燃聚丙烯纖維2.聚丙烯的阻燃改性方法方法：通過對聚丙烯纖維及其織物接枝改性可提高阻燃劑與聚丙烯的相容性。聚丙烯與馬來酸酐接枝改性后燃燒性能降低，并促進(jìn)了聚丙烯成炭。此外，聚丙烯接枝馬來酸酐作為偶聯(lián)組分增強了界面相容性，明顯提高了聚丙烯與膨脹型阻燃劑的相容性。（2）聚丙烯纖維的接枝阻燃改性6.5阻燃纖維6.5.3

阻燃聚丙烯纖維2.聚丙烯的阻燃改性方法方法：是織物在后整理過程中使用阻燃劑進(jìn)行物理或化學(xué)吸附使阻燃劑附著于纖維上而達(dá)到阻燃目的的方法。適用范圍：后整理改性更適合于天然纖維織物以及天然纖維與合成纖維混紡織物的阻燃加工。對于表面沒有活性反應(yīng)基團(tuán)的聚丙烯纖維，整理后改性的效果不穩(wěn)定、耐久性比較差，應(yīng)用不普遍。（3）聚丙烯纖維的后整理改性6.5阻燃纖維6.5.3

阻燃聚丙烯纖維2.聚丙烯的阻燃改性方法對聚丙烯纖維進(jìn)行涂層阻燃改性是一種比較有效的阻燃改性方法，通常添加5%的后整理阻燃成分就可以達(dá)到比較理想的阻燃效果。（4）聚丙烯纖維涂層阻燃改性6.5阻燃纖維6.5.4

阻燃聚酰胺纖維1.聚酰胺纖維的結(jié)構(gòu)與熱性能聚酰胺主鏈中含有氧、氮等雜元素，惰性氣氛下，聚酰胺在300℃以上裂解生成的揮發(fā)性產(chǎn)物占95%，主要為二氧化碳、一氧化碳、水蒸汽、乙醇、苯、環(huán)戊酮、氨及其他脂肪族、芳香族碳?xì)浠衔锖惋柡?、不飽和化合物等。在空氣氣氛下，聚酰胺?00℃以下就開始熱解，熱解產(chǎn)物比例與惰性氣氛完全不同，主要揮發(fā)性產(chǎn)物為52%水蒸汽、3%二氧化碳、12%一氧化碳、1%甲醇、1%甲醛和1%乙醛等。6.5阻燃纖維6.5.4

阻燃聚酰胺纖維1.聚酰胺纖維的結(jié)構(gòu)與熱性能尼龍6和尼龍66的熱性能名稱Tg/℃Tm/℃Tp/℃Tign/℃HOC/kJ·g-1LOI/%尼龍6502154314503921~22尼龍66502654035303221~226.5阻燃纖維6.5.4

阻燃聚酰胺纖維2.聚酰胺纖維的阻燃改性方法方法：共聚阻燃改性是在聚酰胺聚合過程中加入具有反應(yīng)活性的含磷、鹵素等阻燃元素的化合物，使阻燃劑通過參與聚合反應(yīng)結(jié)合到聚酰胺分子中。阻燃劑：尼龍6及尼龍66共聚阻燃改性的阻燃劑主要有紅磷、二羧酸乙基甲基磷酸酯等。而鹵素阻燃劑及鹵-銻阻燃體系在聚酰胺共聚阻燃方法中應(yīng)用較少，這主要是由于鹵素化合物在高溫聚合過程中容易發(fā)生脫鹵素或脫鹵化氫等反應(yīng)，而且在惰性條件下穩(wěn)定性也不高。（1）共聚阻燃改性6.5阻燃纖維6.5.4

阻燃聚酰胺纖維2.聚酰胺纖維的阻燃改性方法方法：是在紡絲前將熱穩(wěn)定性較高的阻燃劑加入到紡絲熔體中直接紡絲，是一種比較經(jīng)濟(jì)的阻燃改性方法。要求：聚酰胺纖維阻燃處理必須選擇既能使聚酰胺纖維具有良好阻燃性能，又對纖維物理機械性能造成有限影響的阻燃劑，如一定分子量的含磷、鹵素的無機化合物。（2）共混阻燃改性6.5阻燃纖維6.5.4

阻燃聚酰胺纖維2.聚酰胺纖維的阻燃改性方法阻燃后整理則是對聚酰胺纖維進(jìn)行表面接枝、涂覆使其具有阻燃效果。對于聚酰胺纖維來說，通過在紡絲熔體中加入阻燃劑或者采用共聚的方法進(jìn)行阻燃改性，阻燃劑容易在紡絲過程中受熱分解而影響紡絲工藝或纖維性能。采用對纖維或織物表面整理的方法，使尼龍纖維獲得阻燃性能則是一種較好的選擇。（3）阻燃后整理6.5阻燃纖維6.5.5

阻燃纖維素纖維1.纖維素纖維的結(jié)構(gòu)與熱性能

纖維素的化學(xué)結(jié)構(gòu)燃燒過程：纖維素纖維受熱后發(fā)生裂解，生成固體殘?zhí)俊⒁后w和氣體產(chǎn)物。可燃性液體和可燃性氣體遇到氧氣發(fā)生著火和燃燒，生成水、一氧化碳和二氧化碳，同時發(fā)出大量的熱和光，作用于纖維，使裂解反應(yīng)循環(huán)下去。6.5阻燃纖維6.5.5

阻燃纖維素纖維2.纖維素纖維的阻燃改性阻燃改性：一方面是增大可燃性氣體燃燒難度，減少熱量的生成；另一方面是促進(jìn)焦油的生成，即促進(jìn)左旋葡萄糖的生成，并使其進(jìn)一步炭化，生成固體殘?zhí)浚瑥亩鴾p少燃燒過程中“燃料”的生成。阻燃改性方法主要有添加共混法、涂層法和阻燃后整理法。6.5阻燃纖維6.5.6

其它特種阻燃纖維1.有機耐熱纖維優(yōu)點：有機耐熱纖維主要包括對位芳綸、氟綸、聚苯并咪唑和聚對亞苯基苯并雙噁唑纖維等，具有耐高溫、耐化學(xué)藥品侵蝕、優(yōu)良的紡織加工性能和接觸舒適感等特點。應(yīng)用：常用于降落傘、宇航服和消防服等。例如，聚酰胺-芳香族化合物被用于消防員和軍事的防護(hù)服和配件；三聚氰胺基纖維憑借受熱后“就地炭化而不收縮”的特性，常被用于床墊、商業(yè)飛機座椅、消防員防護(hù)裝備、工業(yè)防護(hù)服、摩擦部件和汽車絕緣材料等方面。6.5阻燃纖維6.5.6

其它特種阻燃纖維2.無機耐熱纖維分類：一是無機物和無機化合物纖維，如玻璃纖維、碳纖維、玄武巖纖維、陶瓷纖維、氮化硅纖維、石墨烯纖維等；二是金屬纖維，如不銹鋼纖維、銅合金纖維等。優(yōu)點：無機耐熱纖維具有輕質(zhì)耐火、耐高溫、耐腐蝕、隔熱性好等優(yōu)異特性，在紡織加工、航空航天、交通通信、建筑及能源、催化和環(huán)境凈化、生物醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。方法：熔融紡絲法、前驅(qū)體法、溶膠—凝膠法、化學(xué)氣相沉積法和晶體生長法等。6.5阻燃纖維6.5.6

其它特種阻燃纖維（1）碳纖維分類：根據(jù)前驅(qū)體的不同，碳纖維可分為聚丙烯腈基碳纖維、瀝青基碳纖維、纖維素基碳纖維、酚醛樹脂基碳纖維和其他有機纖維基碳纖維等。特點：耐高溫、耐摩擦、力學(xué)性能優(yōu)異、導(dǎo)電性良好、質(zhì)量輕、抗腐蝕和耐磨損。應(yīng)用：在宇宙飛船、人造衛(wèi)星、航天飛機、導(dǎo)彈、原子能、航空及特殊行業(yè)均得到廣泛應(yīng)用。6.5阻燃纖維6.5.6

其它特種阻燃纖維（1）碳纖維

聚丙烯腈基碳纖維生產(chǎn)工藝流程6.5阻燃纖維6.5.6

其它特種阻燃纖維（1）碳纖維瀝青基碳纖維生產(chǎn)工藝流程圖6.5阻燃纖維6.5.6

其它特種阻燃纖維（2）玻璃纖維組成：玻璃纖維是以葉臘石、石英砂、石灰石、白云石、硼鈣石、硼鎂石六種礦石為原料經(jīng)高溫熔制、拉絲、絡(luò)紗、織布等工藝制造成的纖維材料。特點：具有比強度大、彈性模量高、伸長率低、電絕緣好、耐腐蝕等特點。應(yīng)用：廣泛應(yīng)用于冶金、化工、通訊、電子、建筑、航空航天、交通運輸?shù)阮I(lǐng)域。工藝：兩次成型的坩堝拉絲法和一次成型的池窯拉絲法。6.5阻燃纖維6.5.6

其它特種阻燃纖維（3）石英纖維組成：是以高純二氧化硅和天然石英晶體制成的纖維。特點：具有介電常數(shù)低、介電損耗小、抗燒蝕性強、耐溫性好、導(dǎo)熱率低等良好特性。應(yīng)用：廣泛應(yīng)用于航天、航空、兵器、電子等領(lǐng)域。6.5阻燃纖維6.5.6

其它特種阻燃纖維（4）碳化硅纖維組成：碳化硅纖維是以有機硅化合物為原料經(jīng)紡絲、碳化或氣相沉積而制得具有β-碳化硅結(jié)構(gòu)的無機纖維。特點：具有高強度、高模量、低熱膨脹系數(shù)、電阻率可調(diào)節(jié)、抗氧化、熱穩(wěn)定性好、耐磨性優(yōu)異等特性。應(yīng)用：在現(xiàn)代航空、航天、軍事等領(lǐng)域具有誘人的應(yīng)用前景。6.5阻燃纖維6.5.6

其它特種阻燃纖維（5）氮化硅纖維特點：不僅具有優(yōu)越的力學(xué)性能，還具有良好的耐熱沖擊性、高耐氧化性、高絕緣性以及良好的彈性模量。應(yīng)用：用于金屬陶瓷基復(fù)合材料的增強材料和防熱功能復(fù)合材料的制備。6.5阻燃纖維6.5.6

其它特種阻燃纖維（6）石墨烯纖維組成：是一種以天然石墨為最初原料的新型碳質(zhì)纖維，由石墨烯或者功能化石墨烯納米片的液晶原液經(jīng)濕法紡絲一維有序組裝而成。特點：具有良好的機械性能、電學(xué)性能和導(dǎo)熱性能。應(yīng)用：用于導(dǎo)電織物、散熱、儲能等領(lǐng)域。6.6織物阻燃整理6.6織物阻燃整理6.6.1

纖維素纖維織物阻燃整理（1）非永久性阻燃整理非永久性阻燃整理的織物具有一定的阻燃性能但不耐水洗，所用的阻燃劑大部分為水溶性或乳液性阻燃劑。工藝：阻燃處理時將阻燃劑溶解于水中，然后將織物浸軋、烘干后即可使用。阻燃劑：主要為磷酸鹽、磷酸銨鹽、硼砂、硼酸等中一種或多種混合，通常多種阻燃劑混合的阻燃效果比單一阻燃劑要好得多。6.6織物阻燃整理6.6.1

纖維素纖維織物阻燃整理（2）半永久性阻燃整理缺點：不耐高溫皂洗。半永久性阻燃整理方法：主要有磷酸-尿素法、磷酰胺法和磷化纖維素法。阻燃劑：主要為磷酸、尿素等磷、氮系阻燃劑。工藝：采用浸軋、烘焙工藝進(jìn)行阻燃整理。（3）永久性阻燃整理永久性阻燃整理的織物一般要耐洗50次以上，且要耐皂洗。對于服裝、床單、被套和工作服等棉織物產(chǎn)品需進(jìn)行永久性阻燃整理。6.6織物阻燃整理6.6.2

蛋白質(zhì)纖維織物阻燃整理（以羊毛為例）1.羊毛纖維的結(jié)構(gòu)與熱性能組成：羊毛纖維中含有一定量的羊毛脂、羊毛蠟及其他雜質(zhì)成分。結(jié)構(gòu)：羊毛纖維含有等當(dāng)量的氨基和羧基，在水中氨基和羧基會發(fā)生離解，形成帶正負(fù)電荷的兩性離子。羊毛纖維具有比較高的含碳量（48%～50%）、含氮量（15%～16%）和含硫量（3%～4%）。特點：擁有高吸濕性、高著火溫度、低燃燒熱和火焰溫度，其極限氧指數(shù)達(dá)到26%左右，屬于難燃纖維。6.6織物阻燃整理6.6.2

蛋白質(zhì)纖維織物阻燃整理（以羊毛為例）2.羊毛纖維織物阻燃整理方法缺點：非永久性阻燃整理的羊毛纖維織物不耐水洗。例如，羊毛經(jīng)正磷酸、偏磷酸、硫酸、氨基磺酸、硼酸等溶液浸漬烘干后能暫時獲得阻燃性能，但阻燃效果會在水洗后丟失。應(yīng)用：目前，除少數(shù)地毯、劇院帷幕和飛機上的裝飾用外，羊毛纖維織物的非永久性阻燃整理已很少應(yīng)用。（1）非永久性阻燃整理6.6織物阻燃整理6.6.2

蛋白質(zhì)纖維織物阻燃整理（以羊毛為例）2.羊毛纖維織物阻燃整理方法優(yōu)點：半永久阻燃整理的羊毛纖維織物可耐幾次洗滌，或在特定條件下可耐多次洗滌。阻燃整理方法有氨基磺酸和尿素處理、四羥甲基氯化磷處理、四溴苯甲酸甘處理等。（2）半永久性阻燃整理6.6織物阻燃整理6.6.2

蛋白質(zhì)纖維織物阻燃整理（以羊毛為例）2.羊毛纖維織物阻燃整理方法羊毛纖維織物主要采用金屬（鈦、鋯、鎢）絡(luò)合物進(jìn)行永久性阻燃整理。方法：用氟絡(luò)合物整理、羧酸絡(luò)合物整理等。六氟鈦酸鉀和六氟鋯酸鉀為常用的氟絡(luò)合物阻燃劑，在處理液中可離解出帶負(fù)電的陰性離子，并在酸性條件下被帶正電的羊毛分子吸收。（3）永久性阻燃整理6.6織物阻燃整理6.6.3

合成纖維織物阻燃整理（1）滌綸織物阻燃整理滌綸織物的阻燃整理簡單易行，主要采用環(huán)狀膦酸酯、含銻化合物進(jìn)行阻燃處理。處理工藝：環(huán)狀膦酸酯阻燃整理主要通過阻燃液浸漬、烘干、焙烘和水洗工藝，將阻燃劑附著在織物表面，獲得熱穩(wěn)定性高、揮發(fā)性低、耐久