
改革开放以来,随着我国国民经济飞速发展和人您生活水平的不断提高,各大城市高楼林立,宾馆星级酒店不断增加,许多公共场所内部装饰品:窗帘、床垫、被褥、枕套和沙发等易燃织物由于没经过阻燃处理而发生火灾的情况不少,给人们带来巨大损失。为其引起了有关部门高度重视。世界各发达国家早在上世纪60年代,就已经陆续制定了有关阻燃剂标准和消防高聚物的阻燃特性。
在外部条件相同或相似的条件下,影响高分子材料燃烧的主要因素有高聚物的比热容、热导率、分解温度、燃烧热、闪电、自燃点以及氧指数(LOI)。比热容越大,燃烧过程中所需热量就越大;热导率越高,聚合物燃烧过程中温度越高。一般来说,聚合物材料的氧指数是不同的。氧指数是衡量高聚物材料是否易燃的一项重要指标,它是刚好能维持高聚物燃烧时的混合气体中最低含氧量的体积百分率。氧指数越小越容易燃烧;氧指数越大阻燃性就越好。
一般高分子材料的阻燃特性可用他的氧指数(LOI)来划分:氧指数22%以下的属易燃材料,22~27%属难燃材料,即具有自熄性;27%以上的属于真正难燃材料。但是采用氧指数衡量高聚物阻燃特性大小并不是绝对的,聚合物阻燃特性还与它们的比热容和热导率有关。比如,聚苯乙烯的氧指数(18.1%)虽然比聚乙烯(17.4~17.5)大,但由于聚苯乙烯的比热容和热导率较小,所以聚苯乙烯燃烧速率比聚乙烯树脂快。
高分子材料阻燃性与分子结构关系。高分子材料阻燃特性与具分子结构有关。高分子材料的官能团与热分解后的残渣量也有关;
也就是说,官能团的贡献系数可以推算出这一聚合物的氧指数,从而可以预测聚合物的阻燃特性。
一般纺织品纤维素阻燃整理的机理大体上有以下4种理论:
1.1覆盖层理论
一般阻燃剂在高温下在纤维表面能形成一个覆盖层,具有隔绝空气的作用,它一方面阻止氧气供应,另方面也阻止可燃气体向外扩散,从而达到燃烧的目的。
1.2 阻燃气体理论
当阻燃剂受热分解时会产生不燃性气体,他稀释了纤维素受热分解分解的可燃性气体浓度,或者捕捉了活波的游离基而产生的阻燃。 1.3 吸热理论
由于阻燃剂在高温下能发生吸热反映,从而降低温度,阻止了聚合物继续燃烧蔓延。
1.4催化脱水理论
阻燃剂在高温下会产生脱水剂,从而使纤维素脱水炭化,进一步阻止了可燃性气体的产量,从而达到纤维素停止燃烧的目的。纤维和纺织品阻燃方法,一般大致分为织物组织整理和纤维原丝阻燃改性两大类。
2. 磷系织物阻燃整理剂
阻燃整理是通过吸附沉积、化学键与织物粘合和结合,从而固着在织物或纱线的高分子链上而达到阻燃效果的。这种方法相对于原料改性来说,整理工艺较为简单,投资少,见效快,适合于开发新产品,它是应用最为广泛的一种方法。其不足之处是往往会对纺织品手感和光泽受到一定影响,而且阻燃持久性较差,质量不如原丝改性稳定,尽管如此,阻燃整理这种工艺在国际上仍然经久不衰,近年来新的阻燃整理剂和阻燃工艺也不断出现,发展很快。
磷系织物阻燃整理剂可分为无机和有机两大类:
无机磷系织物阻燃整理剂
聚磷酸铵(APP)它是近年来发展起来的一种阻燃剂,由于该产品投资少,见效快,目前国内有数十家企业生产,年产量大约105万吨。该产品分为两大类,一类是水难溶性的,一类是水溶性的,前者适合于聚合物材料阻燃,后者用于纤维、纸张和木材等材料的阻燃。
其中三异辛基磷酸酯(TOP)阻燃剂其分子式为C24H51O4P,分子量434.62,它是一种无色或淡黄色的液体,微溶于水,能与二氯甲烷、甲苯、甲醇及甲基乙基酯互溶,它是一种耐低温阻燃增塑剂,其特点是耐寒性优良,耐低温性好,除可用作聚氯乙烯电缆料阻燃增塑剂,具有优良防霉阻燃作用外,也可用作织物阻燃剂。
另外磷酸三酯(TCPP),本品为无色或微黄透明油状液体,它是一种含磷、氯添加型织物阻燃剂,其物性类似于TCEP,它具有优良的阻燃性能和化学稳定性,能延迟火焰性能,提高制品耐油性、耐水性和阻燃性能,它初用于硬质聚氨酯泡沫塑料、软质聚氨酯泡沫塑料、环氧树脂、不饱和聚酯树脂、苯酚树脂和各种橡胶制品之外,还可用于矿用运输带、篷布等纺织品阻燃处理
有机磷系织物阻燃整理剂
有机磷系织物阻燃剂,由于其分子为一般都含有活泼的羟基及其它活性基因,所以采用这种阻燃剂处理织物时,会与纤维中羟基反应生成醚键或其他化学键,制成耐久性的阻燃织物制品。
原丝阻燃改性剂
与阻性处理剂不同,原丝阻燃改性剂是在合成纤维聚合物合成过程中,把含磷、卤、硫等阻性元素的化合物作为共聚单体(反应型阻燃剂)引入到大分子分子链中,然后再把这种阻燃性聚合物用熔融纺成混纺方法纺成阻燃纤维。这种方法一般适合于通用性广而消耗又比较大品种。比如,目前我们生产的涤纶、晴纶产品大多采用这种阻燃方法。
磷酸及氧化膦衍生物也是原丝阻燃改性剂主要品种,其分子中由于含有阻燃元素磷,同时又含有羧基、羟基等反应性基团,这些化合物与聚合单体共聚即可制成永久性阻燃聚合物。
另外,а-羧基乙基苯基次磷酸(CEPPA),它是由二氯苯基膦与丙烯酸反应后制成的一个中间体,再经水解反应而成:
该化合物中,由于含有羟基和羧基,可以与聚酯单体反应,从而制成永久性的阻性纤维。由于涤纶纤维应用广泛,产量又大,目前我国对该品种阻燃剂已进行了大量的研究,并取得丰硕成果。
结语
综上所述,纺织品的阻燃实为关系国计民生的一项重要措施。随着我国国民经济的飞快发展,必将进一步促进纺织品阻燃技术的发展。而清洁、高效、无污染、多功能化(防水、拒油、防霉等)阻燃技术开拓必将是今后发展阻燃性纺织品的方向。