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阻燃纖維與阻燃紡織品的原理及生產過程研究發展詳細解說

阻燃纖維與阻燃紡織品的原理及生產過程研究發展詳細解說

 

阻燃纖維是一種具有阻燃抗熔滴性能的高技術纖維新材料。該產品采用的是溶膠凝膠技術,使無機高分子阻燃劑在粘膠纖維有機大分子中以納米狀態或以互穿網絡狀態存在,既保證了纖維優良的物理性能,又實現了低煙、無毒、無異味、不熔融滴落等特性。近些年來世界各地因紡織品引起的火災不斷增加,我國因紡織品引起火災而帶來的損失也不小,因此,幾十年來世界各地對阻燃纖維的研究從未停止過。我國阻燃纖維起步于20世紀5060年代,到了20世紀80年代才進入了新的發展時期,但總體說來,阻燃纖維產品仍處在研究階段。

 

1世界對阻燃纖維及其紡織品的研究

 

11阻燃纖維生產技術現狀

 

阻燃劑的使用是使棉、毛纖維等纖維在經過阻燃整理后具有阻燃的性能,而阻燃滌綸、阻燃芳綸、阻燃腈綸等纖維即合成纖維在阻燃性方面的研究是合成纖維阻燃改性研究。合成纖維阻燃改性主要有聚丙烯纖維的阻燃改性、聚酰胺纖維的阻燃改性、聚丙烯腈纖維的阻燃改性和聚酯纖維的阻燃改性。芳綸阻燃纖維屬于芳香族聚酰胺類,為聚間苯二甲酰間苯二胺纖維。芳綸阻燃纖維產品具有柔軟的手感,良好的蓬松性、懸垂性、吸濕透氣性和較高的強力、耐磨性、懸垂性、良好的布面光潔度、色牢度,以及遇火炭化不融滴等優良特性,從而滿足高中檔阻燃服裝、裝飾面料的質量要求。

 

12合成纖維阻燃技術及市場發展

 

A、硅系阻燃體系

 

硅系列阻燃改性新方法包括有機硅系阻燃劑以及無機硅系阻燃劑,有機硅系阻燃劑主要為硅氧烷類化合物,例如采用硅系樹脂型阻燃劑的阻燃聚丙烯腈纖維,具有燃燒時無有毒氣體生成,且不熔融滴落等優點。目前無機硅系阻燃劑主要采用聚酰胺/無機粘土納米復合材料的形式。國外也已經研究在聚酯聚合過程中或紡絲熔體中加入納米層硅酸鹽材料來改性聚酯材料的物理機械性能以及燃燒性能等。國內中科院化學研究所也已開展了這方面的研究工作,并取得了一定的成就。

 

無機阻燃劑的超細化已成為當今阻燃技術開發的一個熱點。采用物理或化學方法將固體阻燃劑分散成為l100nm大小微粒的方法,稱為納米阻燃技術。物理方法有蒸發冷凝法、機械破碎法;化學方法有氣相反應法、液相法。例如使三氧化二銻穿過等離子弧的尾氣反應蒸發區蒸發,然后進入冷凝室進行急冷,就能得到0275nm的三氧化二銻粒子。阻燃劑超細化處理技術,不僅可以提高阻燃效率,降低阻燃劑用量,而且對于改善阻燃劑的發煙性、耐候性和著色性都會產生很大的影響。近年來,國外開發的膠體三氧化二銻具有粒徑較小(小于100nm)、易分散、著色強度低等特點,在阻燃纖維的實際應用中取得了較好的效果。

 

B、微膠囊技術

 

微膠囊技術就是把阻燃劑微粒包裹起來,例如用硅烷、鈦酸酯對氫氧化鋁、氫氧化鎂進行表面處理;或者將阻燃劑吸附在無機物載體的空隙中,形成蜂窩狀微膠囊阻燃劑,這樣可以改善阻燃劑與聚合物的相容性。硅烷分子、鈦酸酯分子在氫氧化鋁、氫氧化鎂顆粒表面形成“分子膜層”,在阻燃劑與聚合物之間塔起了“橋鍵”;采用硅酸鹽、有機硅樹脂,可以使易熱分解的有機阻燃劑被很好地保護起來,從而有效地改善阻燃劑的熱穩定性。國內外對紅磷、聚磷酸銨等阻燃劑的微膠囊化作了大量的研究,微膠囊化的紅磷與聚酰胺共混紡絲也能獲得具有自熄性能的阻燃聚酰胺纖維,微膠囊化的聚磷酸銨也可用于聚丙烯纖維的阻燃。

 

C、復配技術

 

在對材料進行阻燃處理過程中,發現某些阻燃劑同時使用會取得很好的協同效應,獲得更理想的阻燃效果。例如磷加鹵、銻加鹵、磷加氮、磷加結晶水化合物等,這種復配方法稱為復配技術。鹵素磷信硅化合物的復配應用,其阻燃效果更為理想,鹵素、磷和硅具有阻燃協同效應。高溫下,鹵素、磷促進炭的生成,硅增加這些炭層的熱穩定性,并且用硅氧烷代替硅烷時,磷稚兩元素的阻燃協同作用得到了進一步的加強。

 

D、合纖阻燃發展方向

 

合成纖維阻燃技術的發展應向多功能化方向發展,在提高阻燃效率的同時,使纖維同時具有其它方面性能,例如阻燃常溫易染聚酯纖維等;提高阻燃劑在纖維中的相容性和混和均勻性;新型阻燃體系在纖維阻燃改性中的應用等,使得阻燃纖維產業化的市場前景將十分廣闊。

 

E、功能復合化

 

阻燃劑的功能復合化正在成為一種新的發展趨勢,現在世界各國正在開發具有雙功能和多功能的阻燃劑。以期通過加入一種復合材料就可以起到阻燃抗靜電性或阻燃易染色性、阻燃抗菌性的雙功能和多功能性,例如采用抗靜電阻燃劑與聚酯切片共混紡絲的方法制備了抗靜電阻燃聚酯纖維。目前,歐美與日本等國家已生產出了氫氧化鋁、二氧化硅、硼酸鋅等具有阻燃、抑煙功能的無機物與三氧化二銻的無機復合型阻燃劑。用氟化物對阻燃纖維進行處理不僅有助于纖維的阻燃持久性,而且可以有效地改善纖維的防水性能。

 

13國內外公司研究阻燃纖維與紡織品進展情況

 

A、國內外的阻燃技術發展

 

現在國內外市場上阻燃纖維已有幾十個品種,傳統加工的阻燃纖維主要是阻燃滌綸,阻燃腈綸,阻燃維綸。隨著科學技術的進步,各國新近開發生產了多種阻燃纖維,如聚間苯二甲酰間苯二胺纖維、聚酰胺一酰亞胺纖維、聚酰亞胺2080纖維、雜環聚合物聚苯并咪唑纖維(PIM2080)、酚醛纖維。這些特種阻燃纖維的阻燃效果都比較好,在工業及特殊領域有很大的用途。

 

B、美國杜邦公司

 

阻燃紡織品中以美國杜邦公司上世紀60年代生產的Nomex最為著名。隨著該纖維的廣泛應用,杜邦公司又相繼開發了一系列改進的Nomex產品,其中以NomexlIIA的應用最為廣泛,其組成為93Nomex5Kevlar2%抗靜電纖維。

 

C、浙江紡織服裝學院

 

浙江紡織服裝學院重點實驗室,日前成功研制了耐高溫阻燃及熱輻射防護織物。此項目是浙江紡織服裝學院眾多成功項目中的一個。耐高溫阻燃及熱輻射防護織物,采用耐高溫高科技纖維研制,具有高強、耐熱、防火、防電弧、抗熱輻射等特點。在電焊焊花下方放置5min,布面僅變色,無明顯破損。制作服裝后適用于消防、電焊、冶金、煉鋼等行業接觸明火及輻射熱源場所的勞動保護用品。

 

D、德國紡織公司

 

德國研制出的TreviraCS新型面料,它在燃燒時排出的一氧化碳,只相當于其它面料(LSZ羊毛面料,變性聚丙烯腈)的五分之一,燃燒和阻燃時不散發氰化氯、二氧化硫、氯化氫、氟化氫等氣體。通常凡經表面處理的阻燃面料,阻燃性能都是隨著時間推移而逐漸降低,而用TreviraCS面料制成的阻燃產品,在合成纖維的聚合物鏈中即含有磷的成分,因纖維本身阻燃,其性能可長久保持。阻燃性能既不受洗滌影響,也不受纖維老化影響。

 

阻燃纖維的發展將是更新、更安全、更科學。阻燃產品的制成會使用鹵素材料,人們期望不再使用這些增塑劑、穩定劑、鹵素阻燃劑等,因為含鹵素產品在燃燒時會產生高濃度毒性和腐蝕性氣體,所以國內外各公司都致力于不含鹵素材料阻燃產品的研究。

 

2阻燃紡織品的性能

 

A、我國對燃燒性能的規定

 

目前世界各國對具有阻燃性能服裝的要求都非常重視,這說明服裝阻燃性在服裝功能性檢驗中的重要性。我國有關紡織品性能的規定見表1

 

B、織物阻燃性能的評定

 

評定織物的可燃性主要從兩方面來考慮:一方面是易點燃性,即著火點的高低,它表明織物著火的難易;另一方面是織物的燃燒性能即阻燃性。

 

評定織物的燃燒性有兩種判定方法:一是根據織物的燃燒速率評定,即織物按規定時間與火焰接觸一段時間過后測定損毀程度;另一種是通過氧指數來評判。氧指數是織物再燃燒時所需氧氣濃度的表述,通過判定氧指數的高低評判織物的燃燒性。

 

阻燃性能的測試方法:燃燒測試方法多種多樣,各種測試方法的測試結果之間難以相互比較,實驗結果僅能在一定程度上說明織物燃燒性能的優劣。我國目前對于織物阻燃性的測試主要使用GBT54551997(紡織品燃燒性能試驗垂直法》。

 

3結語

 

耐高溫阻燃纖維分子結構獨特,無須添加阻燃劑或通過改性,本身就具有耐高溫阻燃特性,且附加值高,具有很好的經濟效益和社會效益。阻燃紡織品已備受世界各國的高度關注,伴隨著一系列法規、標準的貫徹執行,未來我國阻燃紡織品市場也將不斷擴大并逐步走向規范化道路

 

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標簽:阻燃纖維阻燃紡織品阻燃
分類:阻燃面料技術| 發布:clsrich| 查看: | 發表時間:2012-03-06
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